metallurgydata متالورژی دیتا

خوردگی بطور کلی بصورت از بین رفتن مواد به علت واکنش با محیط تعریف می‌شود.
تاریخچه
یکی از کهن‌ترین آثار خوردگی مربوط به دیوار آهنی قفقاز است که به فرمان کورش هخامنشی ساخته شد و بدستور وی روی آن را با مس پوشش دادند. آغاز پژوهش بگونه امروزی در انگلستان پس از غرق شدن کشتی جنگی HMS Alarm در سال ۱۷۶۱ میلادی بود. پس از آن ورقه‌های مسی به بدنه کشتی‌ها وصل می‌شد اما پس از چندی دیده شد که این ورقه‌ها در جاهایی که میخ‌های فولادی آنها را نگه داشته بود، خورده شده‌اند (خوردگی گالوانیک).
این دانش روزبهروز گسترده‌تر شد و امروزه شاخه مهمی در مهندسی و علوم‌پایه می‌باشد.
انواع
خوردگی دارای انواع متفاوتی می‌باشد که می‌توان آن‌ها را با توجه به شکل منطقه خورده شده به دو دسته کلی تقسیم نمود:
خوردگی یکنواخت
خوردگی موضعی
هزینه‌های خوردگی
ریزش پلی در اوهایو آمریکا
از آنجا که خوردگی پدیده ای تخریبی است، هزینه هایی در پی دارد. این هزینه‌ها در دو دسته مستقیم و غیر مستقم (پیامدهای مستقیم) هستند که دسته دوم بسیار بیشتر از نخستین است. در آمریکا در سال هزینه سالانه خوردگی چیزی پیرامون 1/3٪ تولید ناخالص داخلی (277 میلیارد دلار در سال 1998])
سرعت خوردگی
سرعت خوردگی (icorr)را با مقدار الکترون تولیدی بر یکای زمان (آمپر I) می‌توان سنجید اما از آنجا که اثر سطح را باید در نظر داشت، بایستی عدد بدست آمده بر یکای سطح بخش گردد.
سرعت خوردگی بطور معمول بصورت میل در سال (mpy) بیان می‌شود: mpy=\frac{534W}{DAT}
که در آن W، کاهش وزن بر حسب میلی‌گرم، D چگالی نمونه بر یکای گرم بر سانتی‌متر مکعب، A مساحت نمونه بر حسب اینچ‌مربع و T زمان خوردگی بر یکای ساعت است.

خوردگی میکروبی(MIC)
ترم microbiologically influenced corrosion)MIC) مربوط به نوعی از خوردگی یا تخریب ناشی شده یا گسترش یافته توسط فعالیت های زندگی میکروبی است.MICیک مکانیزم خوردگی جدید نیست اما شامل نقش میکروارگانیسم ها در پروسه خوردگی است .MIC یک پروسه غیر زنده (abiotic) است تحت تاثیر فاکتور های زنده بیولوژیکی(biotic) .
تعریف دیگری از MICبدین صورت است : اثر میکروارگانیسم ها بر روی سینتیک پروسه خوردگی فلزات بواسطه چسبیدن آن ها به فصل مشترک که معمولاً بیوفیلم خوانده می شوند.بعبارتی پیشنیاز MIC حضور و رشد میکروارگانیسم هاست .
پیشنیازهای خوردگی میکروبی
یک میکرو ار گانیسم برای آغاز متابولیسمش نیاز به انرژی و برای رشد نیاز به مواد مغذی مانند کربن ،نیتروژن و فسفر دارد . بنابراین پیشناز های MICبدین صورت است:
یک منبع انرژی
یک منبع کربن
یک دهنده الکترون
یک پذیرنده الکترون
آب
انرژی مورد نیاز ممکن است از نور خورشید و طی فرایند فتوسنتز گرفته شود و یا از طریق واکنش های شیمیایی اکسیداسیون و احیاء.
بسته به نوع تجهیزات منبع تامین انرژی متفاوت خواهد بود برای تجهیزات قرار گرفته روی سطح زمین و نیز سیستم های زیر آبی نور خورشید منبع تامین انرژی است و برای تجهیزات بسته و زیر خاک انرزی مورد نیاز از واکنش های شیمیایی تامین می شود.
نور یک منبع مهمی از انرژی می باشد چرا که فرایند فتوسنتز را پیش میبرد(در فتوسنتز دی اکسید کربن و آب مصرف و اکسیژن و هیدراتهای کربن به وجود می‌آیند).
تحت شرایط هوازی احیاء اکسیژن به آب کامل کننده فرایند متابولیکی تبدیل مواد مغذی به دی اکسید کربن است و تحت شرایط بی هوازی پذیرنده های دیگری غیر از اکسیژن وارد واکنش می شوند.
لازم به ذکر است که MICتنها زمانی می تواند اتفاق بیفتد که میکروارگانیسم ها فعال و حاضر باشند.میکرو ارگانیسم ها بیش از هر چیزی نیاز به آب دارند. اگر که اکتیویته آب کمتر از 0.9باشدباکتری ها نمی‌توانند رشد کنند .تنها قارچ هامی توانند در آبی با اکتیویته 0.7رشد کنند، اما آن ها نقش مهمی در MICبازی نمی‌کنند.
بیوفیلم SRBو رفتار خوردگی آن

SRBیک ترم عمومی است شامل تمام تک سلولی هایی می شود که سولفات( SO4 2- ) سولفید و تیوسولفات و همچنین گوگردرا برای بدست آوردن انرژی به H2S احیا می کنند.برای انواع باکتری های متفاوت مناسب ترین دما برای رشدSRB حدود20-30 است . ولی این باکتری ها قادرند تا دمای 50-60˚Cنیز زنده بمانند .SRB بعنوان اصلی ترین عامل MIC در آهن ،مس وآلیاژهای آهنی شنا خته شده است. SRBدر شرایط بی هوازی خاک ، آب دریا ، فاضلاب ،لوله های زیر زمینی و چاه های نفت با pHهای بین 6-9 وابسته است. SRBهمه جا یافت می شوند ،بی هوازی های بسیار متفاوتی هستند(در ضمن بیماری زا نیستند).متداول ترین آن ها Desulfovibrioاست. یک میکرو ارگانیسم می تواند براحتی به سطح بچسبد لایه هایی را به نام بیو فیلم تشکیل دهد، بدین صورت که ابتدا بخش های آلی روی سطح مواد می چسبند .میکروارگانیسم ها خواص سطحی مواد بخصوص بار استاتیکی و قابلیت خیس شوندگی آن را تغییر می دهند .سپس باکتری ها جذب سطح می شوند و رشد می کنند تا کلونی ها را تولید کنند ،بنابراین میکرو فیلم ها رشد خواهند کرد.این لایه ها می توانند خیلی نازک باشند یا رشد کنند و به ضخامت سانتیمتر هم برسند.بیوفیلم ها با یک ساختار غیر یکنواخت شناخته می شوند . گرچه SRB بی هوازی هستند می توانند در غلظت های کمی از اکسیژن نیز رشد کنند. فعالیت SRBدر سیستم های طبیعی و انسانی باعث ایجاد نگرانی در صنایع شده است .بخصوص در صنایع نفت و گاز و کشتی سازی که شدیداً بوسیله سولفید تولید شده توسط SRB تحت تاثیر قرار می گیرند.

لینک  دوازده صفحه متن خوردگی میکروبی در کشتی ها

و اثرات آن در افزایش موارد تعمیراتی

تغییرات خواص فلز ممکن است منجر به از دست رفتن توانایی عملکرد فلز یا محیط شود. بررسی های اقتصادی در سطح جهان نشان می دهد که معمولا بین ۱ تا ۵ درصد تولید ناخالص ملی هر کشور توسط خوردگی از بین می رود و سهم خوردگی میکروبی از زیان اقتصادی وارد آمده ۲۰ درصد کل این خسارات است. خوردگی میکروبی یا به اصطلاح صحیح تر آن، خوردگی تاثیرپذیر از عوامل میکروبیولوژیک دارای اثرهای زیست محیطی فراوانی است. در این نوع خوردگی بیشتر اثر باکتری های احیا کننده سولفات و باکتری های اکسید کننده گوگرد مدنظر است.
برای مثال ترکیبات گوگردی حاصل از فعالیت باکتری های احیاکننده سولفات علاوه بر اتلاف هزاران ماهی در سواحل انگلستان در سال ۱۹۹۴ باعث سوختگی شیمیایی شالیزارها و حتی مسمومیت کارگران شد.
باکتری های احیاکننده در ایران در مکان هایی نظیر اطراف دریاچه نمک قم، آب خلیج فارس و جزیره های خارک و سیری، آب دریاچه خزر نواحی آستارا و انزلی و شهرهای قم و سبزوار یافت شده است و باکتری های اکسیدکننده گوگرد در مکان هایی مانند آبیک قزوین، اهرم و میراحمد بوشهر، آل طیب اهواز و مزارع اطراف پژوهشگاه نفت ری.
بیوتکنولوژی می تواند از دو راه به حل مسائل خوردگی میکروبی کمک کند:
۱ تقلید روش های طبیعی برای کنترل جمعیت های میکروبی
۲ استفاده از روش های مهندسی ژنتیک برای کنترل فعالیت های میکروبی در جهت دلخواه.
در طبیعت، روش های مختلفی توسط جانداران به کار گرفته می شود تا جمعیت های میکروبی کنترل شوند و اثرهای زیانبار آنها تقلیل یابد. در این زمینه سه عامل وجود دارد که با توجه به آنها می توان امیدوار بود که نه تنها روش نوینی برای مبارزه با مسائل ناشی از خوردگی میکروبی یافت شود، بلکه روش های موجود نیز با طبیعت سازگارتر شود:
۱ شناخت هر بیشتر و عمیق تر این روش ها و مشکلات ناشی از عملکرد میکروارگانیسم ها و نتایج آن بر روند خوردگی
۲ تطبیق روش های طبیعی مقابله با جمعیت های میکروبی
۳ اعمال این روش ها در صنایع با هدف اقتصادی بودن، کارا بودن و سازگار بودن با سایر روش ها و مواد شیمیایی موجود در سیستم ها
مثالی از این روش های طبیعی عمل گلبول های سفید خون در سیستم ایمنی بدن است که باعث تخریب و از بین رفتن میکروب های مهاجم می شوند.
از دیگر حوزه هایی که کاربرد بیوتکنولوژی در آن می تواند مفید باشد، حوزه مهندسی ژنتیک باکتری ها، برای دستیابی به هدف های معین است. برای مثال در سال ۱۹۹۸، پژوهشگران موسسه پژوهشی برق آمریکا و دانشگاه کالیفرنیا گزارش کردند که با دستکاری ژنتیکی می توانند آنها را به نحوی کدبندی کنند که علاوه بر ترشح بیوفیلم های محافظت کننده در برابر خوردگی، قادر به تشریح مواد ضدمیکروبی باشند که به خصوص مانع اثرهای مضر باکتری های احیاکننده سولفات گردند.
با توجه به خسارت های ناشی از خوردگی میکروبی به صنایع ایران، بیوتکنولوژی در بخش صنعت می تواند در کنار دیگر هدف های تعریف شده خود با به کار بستن دانش انباشته در این حوزه به حل مسائل و معضلات خوردگی میکروبی بپردازد. بدیهی است با ورود بیوتکنولوژی به این حوزه می توان امید داشت که همانند دیگر کشورها، مسائل خوردگی میکروبی مورد مطالعه و بررسی فعالانه قرار گیرد و از نتایج آن در بخش های صنعت به طور گسترده بهره مند شوند.