مقدمه:
خوردگی عامل اصلی شکست مواد است که منجر به خسارات اقتصادی قابل توجهی در سال به ویژه برای قطعات فولادی مورد استفاده در ساخت و ساز در محیط های دریایی می شود. چنین قطعاتی شامل تکیه گاه های فولادی برای فرودگاه های ساحلی، سکوهای فراساحلی و خرپا برای ساختمان های جزیره ای است. این اجزا وقتی در طولانی مدت در معرض دماهای بالا، رطوبت و اسپری نمک قرار می‌گیرند باعث نفوذ گسترده یون کلرید شده و در نتیجه، خوردگی و تشکیل زنگ رخ می دهد که منجر به شکست نهایی خواهد شد. بنابراین، شناسایی یک ماده فلزی مقاوم در برابر خوردگی و مقرون به صرفه برای ساخت و ساز دریایی بسیار مهم است.
فولاد کربنی:
فولاد کربنی به دلیل خواص مکانیکی مطلوب و کارایی بالا از نظر هزینه، به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله کشتی سازی و ساخت و ساز استفاده می شود. با این حال، مقاومت در برابر خوردگی محدود، آن را به طور فزاینده ای برای این کاربردها نامناسب می کند. در مقابل، ورق استیل با افزودن عناصری مانند نیکل و کروم، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی نشان می‌دهد، که باعث تشکیل یک لایه اکسید نازک پایدار شیمیایی بر روی سطح فولاد می‌شود و از آن در برابر محیط‌های خورنده محافظت می‌کند. با این وجود، ورق استیل اغلب برای استفاده گسترده در تاسیسات دریایی به دلیل استحکام ناکافی و هزینه نسبتاً بالا مناسب نیست.
کامپوزیت ورق استیل- فولاد کربنی:
با توجه به پیشرفت‌های صنعت مدرن، مواد منفرد به تدریج نمی‌توانند نیازهای کاربر را برآورده کنند، لذا صفحات کامپوزیتی ورق استیل-فولاد کربنی به عنوان یک صفحه جدید پدید آمده‌اند. نوع مواد مهندسی که به طور تدریجی در مهندسی دریایی، حمل و نقل، نفت، شیمیایی و سایر صنایع استفاده می شود به طور معمول، از ورق استیل به عنوان لایه بیرونی تشکیل شده است که یک لایه داخلی از فولاد کربنی را می پوشاند و خواص مفید هر دو ماده را ترکیب می کند. این پیکربندی اجازه می دهد تا مقاومت عالی در برابر خوردگی ورق استیل با خواص مکانیکی مطلوب فولاد کربنی وجود داشته باشد. در نتیجه، صرفه جویی در هزینه را می توان در حالی که استفاده ایمن را تضمین می کند، بدست آورد.
تحقیقات انجام شده:
تحقیقات گسترده ای بر روی صفحات کامپوزیت ورق استیل-فولاد کربنی انجام شده است. کریمی و همکاران خواص مکانیکی و ساختار ناحیه همجوشی اتصالات جوش داده شده بین صفحات کامپوزیتی ورق استیل 2205 دوبلکس و فولاد کربنی A516 را بررسی کردند. آنها یک ریزساختار منطقه همجوشی متشکل از توزیع فریت-آستنیت از ورق استیل دوبلکس را مشاهده نمودند که تحت تأثیر چرخه های مختلف سرمایش و گرمایش قرار داشت. سان و همکاران ناسازگاری های مکانیکی بین فریت و مارتنزیت را در فصل مشترک روکش صفحات کامپوزیتی ورق استیل-فولاد کربنی شناسایی کردند که منجر به تمرکز تنش و ترک های رابط می شود. ژانگ و همکارانش گزارش دادند که رفتار رشد لایه ترکیبی بین فلزی بین فولاد کربن‌زدایی شده و ورق استیل کربن‌دار، روند سهموی را نشان می‌دهد. یو و همکاران یک فرآیند نورد را برای افزایش استحکام برشی سطح مشترک در صفحات کامپوزیتی ورق استیل-فولاد کربنی ایجاد کردند. این مطالعات در درجه اول بر روی ریزساختار (به ویژه رابط بین فولادهای مختلف)، خواص مکانیکی و فرآیندهای آماده سازی صفحات کامپوزیتی ورق استیل-فولاد کربنی متمرکز شده است. با این حال، تحقیقات محدودی در مورد رفتار خوردگی این صفحات کامپوزیتی انجام شده است.
خوردگی کامپوزیت ورق استیل – فولاد کربنی:
خوردگی صفحات کامپوزیت نباید تنها بر خوردگی لایه بیرونی ورق استیل متمرکز شود. در کاربردهای عملی، سایش یا سوراخ خوردگی لایه بیرونی ورق استیل صفحه کامپوزیت می‌تواند سیالات خوردگی را قادر به نفوذ به فولاد کربنی زیرین کند و منجر به آسیب‌های خوردگی پیچیده‌تر مانند خوردگی گالوانیکی شود. با افزودن عناصر Ni و Cr، ورق استیل واکنش پذیری کمتر و پتانسیل الکترود بالاتری نسبت به فولاد کربنی نشان می دهد. هنگامی که این دو فلز در تماس هستند، ورق استیل به عنوان کاتد و فولاد کربنی به عنوان آند عمل می کند. برایت و همکارانش اثرات هم افزایی نسبت مساحت و ریزساختار بر خوردگی گالوانیکی جوش های فلزی غیرمشابه متشکل از A508/309L/308L را با استفاده از یک رویکرد چند تحلیلی بررسی کردند. یافته های آنها نشان داد که خوردگی گالوانیکی در صفحات کامپوزیتی زمانی که ناحیه کاتد بزرگ و ناحیه آند کوچک باشد شدیدتر است. خو و همکاران همچنین جفت‌های خوردگی گالوانیکی با مقیاس‌های مختلف را در اتصالات بین ورق استیل و مس شناسایی کردند، جایی که این جفت‌ها منجر به حفره‌های ترجیحی و شکست نهایی درز شدند. آزومی و همکاران نرخ خوردگی بالاتری را در اتصالات کامپوزیت در مقایسه با مناطق دیگر مشاهده کردند. تانگ و همکاران نیز کشف کردند که اتصال الکتریکی باعث تسریع انحلال در لایه ماده آند و ایجاد حفره در سطح خارجی کامپوزیت ها در یک محیط حاوی کلر می شود. این مطالعات نشان داد که خوردگی در سطح مشترک مرکب در واقع تسریع شده است. در نتیجه، رفتار خوردگی صفحات کامپوزیتی ورق استیل-فولاد کربنی ممکن است شامل اشکال و مکانیسم‌های خوردگی مختلفی باشد که مبهم باقی می‌مانند.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی
