الائتكال

ايتكال

Corrosion - Corrosion

الائتكال

الائتكال (التآكل) Corrosion هو تخرب المواد والمعادن خاصة، مِن تأثرها كيمياوياً أو فيزيائياً بعوامل خارجية مختلفة فتتحول إلى أشكال أخرى تختلف من حيث خواصها الفيزيائية والكيمياوية والميكانيكية. ومع أن الائتكال المعدني هو الأكثر أهمية، فإن العلماء يستعملون هذا المصطلح للاشارة أيضاً إلى تأثير البيئة في المواد غير المعدنية، فالصخور والتربة والإسمنت تأتكل بفعل الحت الطبيعي الناجم عن التغيرات في درجة الحرارة، وعن الأمطار والضوء والرياح. ويتبدى ائتكال المواد اللدنة plastics بتحطيم الروابط الكيمياوية فيها وتحولها إلى أشكال غير صالحة للاستعمال.

ائتكال المعادن الحديدية

يؤدي ائتكال المعادن الحديدية ـ الحديد اللين، والحديد الصلب، والفولاذ بأنواعه ـ كل عام إلى خسارة اقتصادية جسيمة في العالم. ويوجب هذا الائتكال تغيير أنابيب نقل النفط والصمامات، والخطوط الحديدية، ومواد البناء، وقطع غيار السيارات والآليات إضافة إلى ضياع كميات كبيرة من المواد بالتسرب من الخزانات والأنابيب المؤتكلة، وإلى الخسارة الناجمة عن توقف الخطوط الإنتاجية عموماً، ويتبدى الائتكال المعدني الكيمياوي عند تعرض المعدن لفعل الغازات الجافة في درجات الحرارة العالية. في حين تتبدى الصفة الكهربائية الكيمياوية للائتكال لدى تعرض المعدن لفعل متحلل بالكهرباء (إلكتروليت). وفي هذه الحالة يرافق تفاعل ائتكال المعدن تفاعلٌ آخر يستهلك الإلكترونات الناتجة عن الائتكال. ويتعلق الائتكال بطبيعة البيئة المسببة له وبتركيبها، وبطبيعة المعدن وكمية الشوائب التي يحويها ونوعها، ومجمل الشروط السائدة. فوجود الشوائب في المعدن يسرع الائتكال عادة، وهكذا يتفاعل الزنك (التوتياء) الصرف ببطء في المحاليل الحمضية الممددة، فإذا مُسَّ هذا المعدن بسلك من البلاتين، أخذ المعدن بالتفاعل بعنف، فينحل متحولاً إلى الشكل الشاردي، في حين تُرجع شوارد الهدروجين على سطح البلاتين إلى غاز الهدروجين، ويحدث الأمر نفسه لدى غمس معدن الحديد غير النقي في محلول حمض كلور الماء، وتترافق العمليتان أيضاً: انحلال المعدن وإرجاع شوارد الهدروجين؛ وعند استقرار عملية الائتكال تتساوى سرعتا التفاعلين المذكورين.

ويحدث تفاعل ائتكال المعدن لدى تماسه مع محلول مائي للأكسجين وفق المخطط الذي يبينه الشكل. فالإلكترونات المتحررة بأكسدة المعدن تستهلك هنا لإنتاج شوارد الهدروكسيل، فتكون النتيجة انتقال المعدن على هيئة شوارد إلى المحلول، أو ترسُّبه على هيئة هدروكسيد المعدن.

ائتكال المعادن غير الحديدية

إن تلوث الهواء، وعلى الخصوص بالغاز الكبريتي، هو مصدر رئيسي لائتكال المعادن غير الحديدية المستعملة في الأبنية المدنية. وعندما تصنع السقوف من التوتياء فيجب استعمال صفائح قوية لا يقل ثخنها عن 0.6مم. أما الألمنيوم فيقاوم الحموض مقاومة جيدة بسبب «فِلْم» الألومين (أكسيد الألمنيوم) الذي يستره، ولكنه أكثر تعرضاً من التوتياء لتأثير الأسس القلوية والكلس والإسمنت البرتلندي. وأما الرصاص فيقاوم التأثير الحمضي مقاومة كبيرة، ولا تتأثر الأنابيب المصنوعة من الرصاص بالتماس مع الجص (تفاعل حمضي) ولكنها على العكس تتأثر بالكلس أو بالإسمنت (تفاعل قلوي).

الائتكال بالتأثيرات الميكانيكية

يرتبط هذا الائتكال بتشكل شقوق صغيرة جداً تنتشر لاحقاً بين البلورات المعدنية، وتتخللها مؤدية إلى تشقق المعدن وتخرّبه، وقد يحدث الائتكال مِن الإجهاد المعدني الناتج من الوسط المخرب ومن الإجهادات الميكانيكية المتواترة أو الاهتزازات المستمرة، أو الحرارة أو ما شابه ذلك. ويؤدي الاحتكاك بين المعادن إلى ائتكال أقل المادتين قساوة.

الحماية من الائتكال

يمكن استخدام طريقة واحدة أو أكثر من الطرائق التالية لحماية المعدن من الائتكال:

ـ طلي السطح بمادة تعزله عن تأثير الوسط الخارجي عزلاً دائماً فعالاً.

ـ معالجة الوسط المخرب معالجة مناسبة كإزالة الأكسجين منه أو تعديله، أو إضافة المثبطات إليه inhibitors.

ـ استعمال سبائك خليطة مناسبة، عالية المقاومة للأوساط المخربة، ولا تحوي شوائب مسرعة للائتكال، كالشوائب الحديدية في سبائك الألمنيوم والكبريت في سبائك الحديد. أو تضاف عند صنع السبائك الخليطة نسبة من معدن يخفض قابليتها للائتكال كالكروم والنيكل في سبائك الحديد، والنحاس في سبائك النيكل وغيرها.

ـ الحماية المهبطية، وذلك بتطبيق كمون كهربائي سالب على المعدن المراد حمايته، بإمرار تيار مستمر من منبع خارجي، ليصبح معه تيار الأكسدة مساوياً الصفر.

ـ الحماية المصعدية، وذلك بتطبيق كمون كهربائي موجب على المعدن المراد حمايته فيتسارع الانحلال في البداية ثم تنخفض سرعته بشدة مِن تشكل طبقة رقيقة مانعة غير فعالة تحمي المعدن من الائتكال.

ـ استعمال المثبطات، وهي مواد كيمياوية كنتريت الصوديوم وكرومات البوتاسيوم ومركبات حمض الفسفور وغيرها، تضاف منها تراكيز صغيرة إلى الوسط المخرب، فتتناقص سرعة الائتكال تناقصاً واضحاً، وقد تنعدم في شروط محددة.

ائتكال الملاط وخرسانة الاسمنت

يحدث الائتكال هنا نتيجة لسببين رئيسيين، أولهما: تفكك مواد البناء بالتمدد الذي يُعزى إلى تكون ملح مفتت يدعى ملح كاندلوت candlot (سلفو ألمينات ثلاثية الكلسيوم الشديدة التمّيه) وذلك مِن فعل المياه المحتوية على كبريتات الكلسيوم في الإسمنت البورتلندي الغني بألمينات الكلسيوم، وثانيهما: نزع الكلسيوم بانحلال الكلس، وبتحليل الأملاح الكلسية (السيليكات والألمينات) تحليلاً مائياً ويحدث ذلك بفعل المياه الحمضية والمياه المالحة، وخاصة بالمياه الغنية بغاز الكربون، وبمياه المستنقعات (التي تحوي حموضاً دُبالية humic). ويتأثر الإسمنت البورتلندي أيضاً ببعض الحبيبات grnaulates الفعالة كالعقيق الأبيض chalcedony وبعض ضروب الصوان silex. فيحدث تفاعل تمددي مشقق بين سيليس الحبابات الفعال وقلويات الإسمنت وتتأثر حبيبات الخرسانة بوجود الهواء الرطب وغاز الكربون، فتتحول إلى لتريت Laterite، أي إلى تربة صلبة حمراء اللون. ويخرب خبث الفحم الحجري الناتج من الترميد، الملاط والخرسانة ويفعل مثل ذلك خبث الأفران العالية.

ائتكال الطين المشوي والجص

يؤدي تجمع الأملاح في مسام القرميد والآجر، مع الرطوبة، إلى تلف وائتكال فعالين فيها، كما تسبب حبيبات الكلس الحي الموجودة في الآجر تشققه لدى تعرضه لمياه الأمطار التي تتسرب إلى المسامات محدثة انتفاخ الآجر وتشققه. ويغدو الجص اللامائي، الذي تحول إلى جبس مائي شديد الحساسية تجاه الرطوبة بسبب قابلية انحلاله وازدياد المسام فيه.

ائتكال المطاط وتلفه

يتأثر المطاط بشدة بالأكسجين، لذلك يكون استعمال مضادات الأكسجين فعالاً في حماية المطاط. ومن هذه المواد ضروب الفنول الثقيلة. وينشط تأثر المطاط بتوسط بعض المعادن كالنحاس والمنغنيز وأملاحهما. ويؤثر البنزين والزيوت والمذيبات الكلورية في المطاط الطبيعي إلا أن البربونان perbunan (وهو مطاط اصطناعي نتريلي) يقاوم الزيت المعدني و لا تؤثر فيه المذيبات الكلورية إلا ببطء شديد. وتخرب بعض المؤكسدات كفوق منغنات البوتاسيوم المطاط وتحوله إلى منتج راتنجي يشبه السلولوئيد.

ائتكال الدهانات

تتخرب الدهانات المصنوعة من زيت الكتان بالكلس، وبخرسانة الإسمنت البرتلندي بمرور الزمن. لأن الكلس يصبن الزيت مكوناً زيتات oleate أو شحمات stearate الكلسيوم. وقد تتلف الدهانات ببعض المواد، كالخشب الراتنجي أو الخشب الرديء الجفاف فتتجعد وتتشقق. وقد تَنْتَفخ الدهانات المستخدمة لطلي الجص المعالج نتيجة لتوضع الأملاح المؤخِّرة للّزوب setting، وتتلف الدهانات أيضاً إذا لم تصقل السطوح المعدنية قبل الطلي صقلاً جيداً.

ائتكال المواد اللدنة

تقاوم اللدائن الائتكال، وخاصة منها متعدد كلور الفينيل PVC، ومتعدد الإتيلين، ومع ذلك فهي تتأثر بالحموض الضعيفة (الحموض العضوية). وتتأثر بها راتنجات الميلامين الفورمولية، والنايلون ومتاكريلات المتيل (البلكسي غلاس) وراتنجات الفورمول ـ بولة تأثراً ضئيلاً لا يكاد يذكر. وتخرب الأسس راتنجات الكازئين ـ فورمول، والليف المبركن، وراتنجات الفنول فورمول، وراتنجات الفرمول ـ بولة. وتخرب المذيبات العضوية الراتنجات السلولوزية، ومتاكريلات المتيل. ومتعدد كلور الفنيل، ولكنها لا تخرب إيتيل السليلوز والمطاط المكلور.

ويؤثر الضوء بأشعته فوق البنفسجية ببطء في المواد اللدنة فيحطم الروابط فيها مؤدياً إلى تفككها التدريجي. ومع أن الراتنجات الغليسرو فتالية قابلة للاحتراق والالتهاب إلا إنها تقاوم جميع الحموض الممددة والقلويات الضعيفة، ولكنها بالمقابل تتأثر بالحموض القوية أو بالأسس المركّزة (الشديدة التركيز).

ائتكال الخشب

تتخرب الأخشاب بالأحياء الدقيقة القادرة على تحليل السلولوز تحليلاً مائياً، فتُحمى بالمطهرات. وقد تتعرض أحياناً إلى بعض الأمراض بفعل الفطور والطحلبيات فتتعفن أو تَسْوَدّ، وقد تصاب بالحشرات الساكنة في الخشب. وتحفظ الأخشاب بنزع نسغها وتجفيفها بالهواء الساخن ثم تُزْرَقُ (تحقن) بكبريتات النحاس، وثاني كلور الزئبق وزيت الكريوزوت وغيرها.

فؤاد الصالح

- U.UHLING, Corrosion and corrosion science (John-Willey & sons. N.Y 1971).

- M.G.Fontana et al, Corrosion's engineering (Mc. Grow Hill N.Y 1967).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الرابع

رقم الصفحة ضمن المجلد : 354

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية