مقدمه:

خوردگي تأسيسات صنعتي يكي از زمينه‌هايي است كه مورد توجه خاص دانش‌پژوهان قرار دارد. در گزارش حاضر سعي شده كه اطلاعاتي در مورد روشها، تجربيات دستگاهها و لوازم مورد نياز همراه با تئوريهاي اصول خوردگي  چگونگي آزمايشها، اندازه‌گيريها، ذكر شود.

ابتدا بهتر است كه مفهوم نسبتاً صريحي از خوردگي داشته باشيم تا بتوانيم با روشي بيشتري در مرد طرق مبارزه با آن بحث نمائيم ، خوردگي تعاريف مختلفي دارد. اين تعاريف هر كدام در مواردي صحت دارند و هر كدام فقط گوشه‌اي از مطلب را بيان مي‌كند ما براي هدفي كه در پيش داريم، در مورد يك لولة مدفون شده در خاك، خوردگي را يك پديدة الكتروشيميايي تعريف كرده و وجود اكسيژن را براي ادامة خوردگي ضروري محسوب مي‌نماييم. با قبول اين مزيت به بيان شرايطي مي‌پردازيم كه با واقع شدن آنها يك سل خوردگي مي‌تواند فعاليت داشته باشد:

1-  يك كاتد و يك آند بايد وجود داشته باشد.

2- بين آند و كاتد اختلاف پتانسيل برقرار باشد.

3- يك رابط فلزي بين آند و كاتد وجود داشته باشد.

4- آند و كاتد در يك الكتروليت هادي باشند ، بدين معني كه مقداري از مولكولهاي آب به صورت يون درآمده باشد،

حال براي يك لولة مدفون شده، كاتد كه خود لوله است و آند بيشتر سيليكون آيرن (silicon Iron) استفاده مي‌شود. (شرط 1). براي برقراري اختلاف پتانسيل بين آند و كاتد از قوانين و يكسوكننده استفاده مي‌شود. (شرط 1 (شرط 2) براي رابط فلزي خود لوله به صورت رابط فلزي عمل مي‌كند و شرط چهارم با توجه به رطوبت خاك فراهم مي‌شود.

اختلاف پتانسيل موجود بين آند و كاتد باعث بوجود آمدن جريان الكتروني از طرف آند به كاتد در مدار فلزي بين آند و كاتد خواهد گرديد. در آند فلز با از دست دادن الكترون، توليد يون آهن با بار مثبت خواهد كرد كه با OH موجود در آن حوالي توليد هيدروكسيد دو ظرفيتي آهن به فرمول  خواهد كرد. كه با يك مرحله اكسيد شدن به صورت زنگ آهن  در خواهد آمد.

در ناحية كاتدي تعداد الكترون اضافي از طرف آند تأمين شده است، اين الكترونها با يونهاي مثبت هيدروژن محيط، توليد گاز  مي‌كنند كه به صورت لايه در اطراف كاتد در خواهد آمد و به قشر پلاريزاسيون موسوم است، با اين تبديل هيدروژن اتمي به هيدروژن گازي مقداري يون  اضافي در ناحيه كاتدي بوجود خواهد آمد كه سبب افزايش خاصيت بازي ناحية كاتدي مي‌شود.

چند  نكته:

1- جهت جريان الكتريسيته (خلاف جهت حركت الكترونها) در مدار  فلزي از كاتد به آند خواهد بود.

2- جهت جريان در داخل الكتروليت از آند به كاتد خواهد بود.

3- خوردگي فلز در آند يعني  قطبي كه جريان از آن به طرف الكتروليت خارج مي‌شود اتفاق مي‌افتد.

4- فلزي كه جريان از محيط اطراف دريافت مي‌كند خورده نمي‌شود.

مقدار كاهش وزن فلز با شدت جريان خوردگي متناسب خواهد بود. يك آمپر جريان مستقيم كه از فولاد به طرف خاك خارج مي‌شود، مي‌تواند سالانه حدود بيست پوند فولاد را بخورد. البته در مسائل مربوط به خوردگي خط لوله به ندرت با شدت جريان‌هاي بالا روبرو خواهيم شد و معمولاً شدت جريانها در حدود چند ميلي آمپر خواهند بود. ولي بايد توجه كرد كه حتي يك ميلي آمپر در طول سال اگر فقط از هفت نقطه لوله خارج شود، مي‌تواند باعث ايجاد هفت عدد سوراخ به قطر  اينچ روي يك لولة دو اينچي با ضخامت استاندارد گردد. البته اين نكته كه تعداد نقاط خروج جريان به چند نقطه محدود نگردد، بسيار حائز اهميت است و بهتر آن است كه جريان در سطح بيشتري توزيع شود تا آنكه قدرت نفوذي آن در لوله كاهش يابد.

تأثير مقاومت در شدت جريان خوردگي:

مقاومت ظاهري مدار شامل دو قسمت خواهد بود:  مقاومت اهلي اجزاء مدار و مقاومت ناشي از لاية پلاريزاسيون در كاتد. هر چه مقاومت كمتر باشد، شدت جريان بيشتر بوده و در نتيجه كاهش وزن زيادتري حاصل خواهد. مقاومت الكتروليت عبارت خواهد بود از مقاومت الكتريكي خاك يا آب كه مي‌تواند بشدت متغير باشد. براي يك الكتروليت با مقاومت الكتريكي معين سطح آند و كاتد فاكتور مهمي خواهد بود. هر چه اين سطح كوچكتر باشد، مقاومت زيادي در مدار ايجاد مي‌شود. بعضي مواقع محصولات خوردگي نيز مي‌تواند مقاومت قابل ملاحظه‌اي در مدار ايجاد كنند ولي اين مقاومت در مورد فولاد چندان نخواهد بود.

لاية پلاريزاسيون در كنترل مقدار جريان خوردگي نقش اسامي دارد به طوري كه اين لايه به صورت يك لاية‌ عايق عمل كرده و ممكن است افت ولتاژ در اين لايه با اختلاف پتانسيل بين آند و كاتد برابر گشته و جريان خوردگي را به سمت صفر سوق دهد.

 از گفته‌هاي بالا مي‌توان به اين نكته پي برد كه اين لاية پلاريزاسيون مي‌تواند بخوبي از خورده شدن لوله جلوگيري نمايد اما اغلب مواردي وجود دارند كه سبب از بين رفتن اين لايه مي‌شوند مانند لوله اي كه در درون  آب قرار داشته باشد كه در اين مورد جريان آب سبب از بين رفتن اين لاية هيدروژني مي‌گردد. يا مي‌توانند عامل شيميايي باشد همانند حضور اكسيژن در الكتروليت كه با هيدروژن تركيب شده سبب از بين رفتن لاية پلاريزاسيون مي‌گردد و با همچنين در خاكهاي ميكروبي ، باكتريهاي بخصوصي مي‌توانند باشند كه سبب از رفتن اين لايه گردند.

حال در اينجا سؤالي مطرح مي شود كه نقاط آندي و كاتدي در يك لولة زيرزميني چگونه بوجود مي‌آيند. شرايطي وجود دارد كه به تشكيل نقاط آندي و كاتدي منجر مي‌شوند كه با آگاهي يافتن از اين شرايط مي‌توان در مرحلة طراحي و نصب اين لوله‌ها اقداماتي را انجام داد كه منجر به خنثي كردن اين شرايط و نگهداري بيشتر لوله شود.