معيار ASTM G71: إجراء وتقييم اختبارات التآكل الجلفاني في المحاليل الإلكتروليتية

معيار ASTM G71: إجراء وتقييم اختبارات التآكل الجلفاني في المحاليل الإلكتروليتية

تُغطي إرشادات معيار ASTM G71 لإجراء وتقييم اختبارات التآكل الجلفاني في المحاليل الإلكتروليتية، التي وضعتها الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد (ASTM)، أداء وتقييم اختبارات التآكل الجلفاني لتحديد سلوك معدنين مختلفين عند تلامسهما كهربائيًا داخل محلول إلكتروليتي في ظروف تدفق منخفضة. هذا المعيار قابل للتطبيق على المعادن والسبائك المشغولة أو المصبوبة.

معيار ASTM G71: إجراء وتقييم اختبارات التآكل الجلفاني في المحاليل الإلكتروليتية

يغطي هذا الدليل اختيار المواد، وإعداد العينات، وبيئة الاختبار، وطريقة التعريض، وتقييم النتائج لتوصيف سلوك الأزواج الجلفانية في الإلكتروليت.

الغرض من هذا الدليل هو تقديم معلومات حول التآكل الجلفاني للمعادن المتصلة كهربائياً في محلول إلكتروليتي لا يحتوي على معدل تدفق مرتفع بما يكفي للتسبب في التآكل أو التكهف.

يصف معيار ASTM G71 الإجراءات الموصى بها لتصميم وإجراء وتفسير الاختبارات المعملية والميدانية التي تقيّم التآكل الجلفاني بين المعادن المختلفة المعرضة للإلكتروليتات الموصلة. يساعد هذا المعيار المهندسين على اختيار طرق الاختبار المناسبة، وإعداد العينات، والتحكم في الظروف البيئية، وقياس التيار الجلفاني، وتفسير سلوك التآكل الناتج.

يُستخدم معيار ASTM G71 على نطاق واسع في القطاعات التالية:

  • السيارات
  • الطيران والفضاء
  • الهندسة البحرية
  • النفط والغاز
  • المعالجة الكيميائية
  • إنشاءات
  • إلكترونيات
  • الطاقة المتجددة

تعتبر توصيات هذا المعيار قيّمة في أي حالة يتم فيها دمج معادن مختلفة في بيئات رطبة أو أكالة.

يحدث التآكل الجلفاني في الحالات التالية:

  • عندما يتم توصيل معدنين مختلفين كهربائياً
  • عندما يتعرض كلا المعدنين لنفس الإلكتروليت (مثل الماء أو مياه البحر أو الرطوبة أو محلول الملح)
  • عندما يكون هناك فرق في الجهد الكهربائي بينهما

في ظل هذه الظروف،

  • يصبح المعدن الأقل نبلاً هو المصعد.
  • يصبح المعدن الأكثر نبلاً هو الكاثود.
  • يتآكل المعدن الأنودي بمعدل متسارع.

ومن الأمثلة على ذلك:

  • الألومنيوم الملتصق بالفولاذ المقاوم للصدأ.
  • مثبتات فولاذية في هياكل من الألومنيوم.
  • أنابيب نحاسية ملحومة بالفولاذ المجلفن.
  • مكونات المغنيسيوم المدمجة مع الفولاذ.

يُعد فهم التآكل الجلفاني أمرًا بالغ الأهمية لأنه غالبًا ما يتسبب في حدوث أعطال موضعية قبل وقت طويل من أن يصبح التآكل المتجانس ذا أهمية كبيرة.

يساعد معيار ASTM G71 المهندسين في الأمور التالية:

  • لتقييم التوافق الجلفاني للمعادن.
  • مقارنة تركيبات المواد
  • قياس التيار الجلفاني.
  • تقدير مدى خطورة التآكل.
  • دراسة الآثار البيئية
  • تقييم الطلاءات وأنظمة الحماية.
  • دعم اختيار المواد أثناء تطوير المنتج.

لا يحدد معيار ASTM G71 معايير النجاح/الرسوب، بل يوفر طرقًا مقبولة علميًا لإنتاج بيانات موثوقة عن التآكل. ويشمل هذا المعيار ما يلي:

  • اختبار التآكل الجلفاني في المختبر
  • اختبار التعرض الميداني
  • القياسات الكهروكيميائية
  • مراقبة التيار الجلفاني
  • قياسات فقدان الوزن
  • قياسات جهد التآكل
  • محاكاة بيئية
  • تحضير عينة اختبار
  • تفسير البيانات

ينطبق معيار ASTM G71 على ما يلي:

  • المعادن
  • طلاءات معدنية
  • المعادن المعالجة سطحياً
  • السحابات
  • روابط المصادر
  • المكونات الميكانيكية

تعتمد شدة التآكل الجلفاني على عدة عوامل متداخلة:

  • فرق الجهد بين الأقطاب: يؤدي فرق الجهد الأكبر عمومًا إلى زيادة التيار الجلفاني. على سبيل المثال،
    • الفولاذ المغنيسيومي: خطر مرتفع للغاية.
    • الألومنيوم والفولاذ: خطر متوسط
    • الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم: خطر منخفض.
  • موصلية الإلكتروليت: تزيد الإلكتروليتات ذات الموصلية العالية من التآكل. على سبيل المثال،
    • مياه البحر
    • ملح الطرق
    • مياه التبريد الصناعية

تقلل الوسائط ذات الموصلية المنخفضة عمومًا من التآكل الجلفاني.

  • نسبة المساحة: أحد أهم المفاهيم التي تمت مناقشتها في هذا المعيار هي نسبة مساحة الكاثود إلى مساحة الأنود:
    • الكاثود الكبير + الأنود الصغير: تآكل شديد للغاية.
    • كاثود صغير + أنود كبير: معدل تآكل أقل بكثير.

على سبيل المثال،

    • مسامير فولاذية صغيرة على لوحة من الألومنيوم
    • صفيحة كبيرة من الفولاذ المقاوم للصدأ مثبتة على دعامة صغيرة من الألومنيوم.

أما المثال الثاني فيشكل خطراً جلفانياً أكبر بكثير.

  • درجة الحرارة: تؤدي درجات الحرارة المرتفعة عموماً إلى زيادة ما يلي:
    • معدلات رد الفعل
    • موصلية الإلكتروليت
    • تيار التآكل
  • توافر الأكسجين: يدعم الأكسجين المذاب التفاعلات الكاثودية. يمكن أن تُنتج البيئات سيئة التهوية آليات تآكل مختلفة مقارنةً بالبيئات الغنية بالأكسجين.

يتناول معيار ASTM G71 طرق اختبار متنوعة:

  • اختبارات الغمر: يتم غمر العينات في المحاليل التالية:
    • محاليل كلوريد الصوديوم
    • مياه بحر اصطناعية
    • سوائل العمليات الصناعية
    • مياه عذبة
    • مياه التبريد

تبقى المعادن المترابطة متصلة كهربائياً طوال مدة التعرض.

  • القياسات الكهروكيميائية: يوصي هذا المعيار بإجراء القياسات التالية:
    • التيار الجلفاني
    • الجهد الجلفاني
    • جهد الدائرة المفتوحة
    • سلوك الاستقطاب

توفر هذه القياسات معلومات كمية حول نشاط التآكل.

  • اختبار فقدان الوزن: يمكن تحديد معدل التآكل باستخدام الطرق التالية:
    • تنظيف العينات
    • قياس الكتلة قبل التعرض
    • قياس الكتلة بعد التعرض
    • حساب الفاقد المادي.

يُعد فقدان الوزن أحد أكثر الطرق الموثوقة لتقييم التآكل على المدى الطويل.

  • التعرض الميداني: قد لا تمثل الاختبارات المعملية بيئات الخدمة الفعلية بدقة. لذلك، يشجع معيار ASTM G71 على إجراء الاختبارات الميدانية كلما أمكن ذلك. على سبيل المثال،
    • المنشآت البحرية
    • المنصات البحرية
    • وصلات
    • مكونات السيارات
    • مكونات الطائرات

تتطلب النتائج الموثوقة تحضيرًا متسقًا للعينات. وتشمل الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

  • Yüzey işlemi
  • عمليات التنظيف
  • خشونة السطح
  • أبعاد
  • التركيب المعدني
  • جودة التوصيلات الكهربائية
  • تجهيز الحواف

يمكن أن يؤثر سوء تحضير العينات بشكل كبير على نتائج التآكل.

توصي معايير ASTM G71 بفحص ما يلي من حيث المتغيرات البيئية:

  • كيمياء الإلكتروليتات
  • تركيز الملح
  • قيمة الرقم الهيدروجيني
  • درجة الحرارة
  • الأكسجين المذاب
  • معدل المد و الجزر
  • وقت التعرض
  • الرطوبة (للاختبارات الجوية)

يؤدي اتساق البيئة إلى تعزيز قابلية تكرار نتائج الاختبار وإمكانية إعادة إنتاجها.

تشمل القياسات الشائعة وفقًا لمعيار ASTM G71 ما يلي:

  • التيار الجلفاني
  • إمكانية التآكل
  • فقدان الوزن
  • معدل التآكل
  • مظهر السطح
  • عمق الحفرة
  • Çatlak korozyonu
  • هجوم محلي
  • تكوين منتجات التآكل

يؤكد معيار ASTM G71 على أنه لا ينبغي الاعتماد على التيار الجلفاني وحده للتنبؤ بعمر الخدمة. ينبغي على المهندسين تقييم النتائج بالاقتران مع ما يلي:

  • الظروف البيئية
  • هندسة المواد
  • نسب المساحة
  • حالة السطح
  • وقت التعرض
  • مورفولوجيا التآكل
  • الحمل الميكانيكي
  • الطلاءات الواقية

يُستخدم معيار ASTM G71 على نطاق واسع في المجالات التالية:

  • السيارات:
    • ألواح هيكل من الألومنيوم
    • Çelik bağlantı elemanları
    • علب البطاريات
    • هيكل السيارة الكهربائية
    • أنظمة التبريد
  • الطيران والفضاء:
    • سبائك الألومنيوم
    • هياكل التيتانيوم
    • وصلات معدنية مركبة
    • مجموعات معدات الهبوط
  • البحرية:
    • هياكل السفن
    • المراوح
    • المنصات البحرية
    • أنابيب مياه البحر
    • السحابات
  • مبنى:
    • صلب للانشاء
    • أنظمة التسقيف
    • جدران الستائر
    • تشابالار
    • وصلات
  • النفط والغاز:
    • خطوط الأنابيب
    • المبادلات الحرارية
    • صمامات
    • حاويات مضغوطة
    • معدات بحرية

يُستخدم معيار ASTM G71 بشكل متكرر بالتزامن مع معايير أخرى للتآكل، بما في ذلك:

  • ASTM G1 إعداد وتنظيف وتقييم عينات اختبار التآكل.
  • تقنيات القياس الكهروكيميائية ASTM G3
  • اختبار الاستقطاب الديناميكي الكهربائي ASTM G5
  • اختبار التآكل بالغمر في المختبر وفقًا لمعيار ASTM G31
  • ASTM G44 اختبار الغمر البديل للمعادن في الوسائط المحتوية على الكلوريد.
  • قياسات مقاومة الاستقطاب وفقًا لمعيار ASTM G59
  • ASTM G102 حساب معدلات التآكل من القياسات الكهروكيميائية.

توفر هذه المعايير مجتمعة إطاراً شاملاً لتقييم التآكل.

على مدى سنوات عديدة، دأبت مؤسستنا، بفريقها الكفؤ والمتمرس، على فهم احتياجات عملائها، وتوفير خدمات الاختبار المتقدمة التي تتطلبها، ومساعدتهم في إنشاء أنظمة الإدارة وتطبيقها وتحسينها. وفي هذا الإطار، نقدم أيضًا خدمات الاختبار وفقًا لمعيار ASTM G71.

واتس اب