چرا محیط‌های دریایی از سخت‌ترین شرایط برای حفاظت از فلزات هستند؟

مسئله فقط آب نیست؛ نمک است

فولادی که در یک انبار خشک سال‌ها سالم می‌ماند، کنار دریا ممکن است در چند ماه زنگ بزند. دلیل اصلی، نمک است. ISO 9223 که خورندگی اتمسفر را طبقه‌بندی می‌کند، شوری هوا را در کنار دی‌اکسید گوگرد و مجموعهٔ دما و رطوبت، یکی از سه عامل کلیدی خوردگی اتمسفری می‌داند. در مناطق ساحلی، ذرات ریز نمک با باد جابه‌جا می‌شوند و روی هر سطحی می‌نشینند.

نمک دو اثر هم‌زمان دارد. اول اینکه رطوبت را جذب می‌کند و باعث می‌شود سطح فلز در رطوبت‌هایی که در حالت عادی خشک می‌ماند، مرطوب شود. پس «زمان خیس‌بودن» سطح طولانی‌تر می‌شود. دوم اینکه یون کلرید رسانایی لایهٔ آب روی سطح را بالا می‌برد و پایداری لایه‌های محافظ را کم می‌کند. نتیجه، خوردگی سریع‌تر و موضعی‌تر است.

محیط دریایی در طبقه‌بندی استانداردها

استاندارد ISO 9223 دسته‌های خورندگی را از C1 تا CX تعریف می‌کند و مبنای آن، کاهش جرم یا ضخامت نمونه‌های استاندارد فلزی در سال اول قرارگیری است. ISO 12944-2 همین منطق را برای سازه‌های فولادی رنگ‌شده به کار می‌برد. در ویرایش ۲۰۱۷ این استاندارد، دستهٔ قدیمی C5-M که مخصوص محیط دریایی بود، حذف و در قالب دسته‌های C5 و CX بازتعریف شد. شرایط فراساحلی و مناطق با پاشش شدید نمک معمولاً در دستهٔ CX قرار می‌گیرند.

برای سازه‌های غوطه‌ور هم دو دستهٔ مرتبط وجود دارد:

• Im2: غوطه‌وری در آب دریا یا آب لب‌شور
• Im4: غوطه‌وری در آب دریا یا آب لب‌شور همراه با حفاظت کاتدی، که در ویرایش جدید اضافه شده است

اضافه‌شدن Im4 یک پیام عملی دارد: در سازه‌های غوطه‌ور، پوشش باید بتواند در کنار حفاظت کاتدی کار کند. جریان حفاظت کاتدی در محل عیب‌های پوشش واکنش‌هایی ایجاد می‌کند که ممکن است چسبندگی پوشش اطراف عیب را کم کند. پوشش مناسب این محیط باید این تنش را هم تحمل کند.

نواحی مختلف یک سازهٔ دریایی

یک اسکله، سکوی فراساحلی یا خط لولهٔ ساحلی شرایط یکسانی در همهٔ ارتفاع‌ها ندارد. به‌طور کلی چهار ناحیه از هم متمایزند:

ناحیهٔ پاشش معمولاً سخت‌ترین ناحیه برای پوشش‌ها شمرده می‌شود، چون فلز مدام مرطوب و دوباره خشک می‌شود و نمک روی سطح غلیظ‌تر می‌شود. در ناحیهٔ غوطه‌ور، حفاظت کاتدی می‌تواند به کمک بیاید، ولی در ناحیهٔ پاشش این کمک در دسترس نیست، چون جریان کاتدی برای عبور به الکترولیت پیوسته نیاز دارد.

استاندارد ویژهٔ سازه‌های فراساحلی

استاندارد ISO 12944-9 به‌طور اختصاصی برای سامانه‌های رنگ سازه‌های فراساحلی و مرتبط نوشته شده و جایگزین ISO 20340 شده است. دامنهٔ این استاندارد شامل این موارد است:

• محیط‌های CX فراساحلی و غوطه‌وری Im4
• سامانه‌های رنگ با دوام زیاد
• سازه‌های فولاد کربنی با ضخامت دست‌کم ۳ میلی‌متر
• دمای کاری بین منفی ۲۰ تا ۸۰ ℃ و برای Im4 تا ۵۰ ℃

این استاندارد خطوط لوله، سازه‌های مدفون و سطوح داخلی مخازن را شامل نمی‌شود. آزمون‌های آن سخت‌تر از آزمون‌های معمول ISO 12944-6 است و آزمون چرخه‌ای را در بر می‌گیرد. اگر پروژهٔ شما ساحلی یا فراساحلی است و تأمین‌کننده ادعای انطباق با استاندارد دارد، صریح بپرسید با کدام بخش و کدام دسته.

آزمون مه نمکی کافی نیست

آزمون پاشش نمک قدیمی‌ترین و شناخته‌شده‌ترین آزمون خوردگی است و بسیاری از تأمین‌کننده‌ها هنوز تعداد ساعت مقاومت در مه نمکی را به‌عنوان شاخص کیفیت اعلام می‌کنند. ولی راهنمای AkzoNobel دربارهٔ ویرایش جدید ISO 12944 توضیح می‌دهد که نتایج آزمون مه نمکی به‌تنهایی با عملکرد میدانی هم‌خوانی خوبی ندارد و همین موضوع یکی از دلایل ورود آزمون‌های چرخه‌ای به استاندارد برای دسته‌های سخت‌تر بوده است.

آزمون چرخه‌ای نمونه را به‌تناوب در معرض مراحل مختلفی مثل پاشش نمک و دوره‌های خشک‌شدن قرار می‌دهد تا به تغییرات شرایط واقعی نزدیک‌تر شود. برای خریدار، این یعنی هنگام مقایسهٔ محصولات برای محیط دریایی، عدد ساعت مه نمکی را معیار نهایی ندانید و گزارش آزمون مطابق بخش مربوط از ISO 12944 را درخواست کنید.

راهکارهای عملی حفاظت در محیط دریایی

1. دستهٔ محیط را برای هر ناحیه جدا تعیین کنید. یک سازه ممکن است بخش اتمسفری با دستهٔ C5 و بخش غوطه‌ور با دستهٔ Im4 داشته باشد.
2. طراحی را برای خشک‌شدن سریع سطح بهینه کنید: حذف حفره‌ها و گوشه‌هایی که آب و نمک در آن‌ها جمع می‌شود و گردکردن لبه‌ها.
3. آماده‌سازی سطح را جدی بگیرید. در سازه‌های کارکرده، نمک در حفره‌های زنگ جمع شده است و طبق ISO 8501-1 بلاست خشک آن را حذف نمی‌کند؛ شست‌وشو با آب یا بلاست مرطوب لازم است.
4. سامانهٔ رنگ مناسب دستهٔ CX یا Im4 را با شواهد آزمون انتخاب کنید.
5. برای بخش‌های غوطه‌ور، پوشش را با حفاظت کاتدی ترکیب کنید.
6. بازرسی دوره‌ای را به ناحیهٔ پاشش و اتصالات متمرکز کنید و آسیب‌های کوچک را زود ترمیم کنید.

پرسش‌هایی برای پروژه‌های ساحلی

پیش از اینکه برای یک پروژهٔ ساحلی یا دریایی سراغ انتخاب محصول بروید، پاسخ این پرسش‌ها را روشن کنید. پاسخ‌ها مستقیماً روی انتخاب سامانه، روش اجرا و هزینه اثر دارند:

• سازه دقیقاً چند متر با خط ساحل فاصله دارد و باد غالب از کدام سمت است؟
• کدام بخش‌ها در ناحیهٔ پاشش یا جزرومدی قرار می‌گیرند؟
• آیا بخش غوطه‌ور حفاظت کاتدی دارد یا قرار است داشته باشد؟
• دمای کاری سطح چقدر است و آیا در محدودهٔ پوشش‌های معمول قرار می‌گیرد؟
• دسترسی برای بازرسی و ترمیم در آینده چقدر سخت و پرهزینه است؟
• رنگ‌آمیزی در کارگاه انجام می‌شود یا در محل، با هوای مرطوب و شور ساحل؟

پرسش آخر اغلب نادیده گرفته می‌شود. اجرای پوشش در کنار دریا یعنی کنترل نقطهٔ شبنم، نمک تازه‌نشسته روی سطح بلاست‌شده و باد سخت‌تر است. هرچه بخش بیشتری از کار در کارگاه و در شرایط کنترل‌شده انجام شود، احتمال کیفیت یکنواخت بیشتر است و فقط ترمیم اتصالات به محل می‌ماند.

تجهیزات کوچک و ابزارهای دریایی

همهٔ تجهیزات دریایی سازه‌های بزرگ نیستند. وینچ‌ها، اتصالات، ابزار دستی و قطعات برقی روی شناورها و اسکله‌ها هم دائماً با نمک تماس دارند. برای این تجهیزات، شست‌وشوی منظم با آب شیرین و استفاده از اسپری‌های بازدارندهٔ رطوبت بخشی از نگهداری روزمره است. دیتاشیت یک اسپری بازدارندهٔ رایج برای تجهیزاتی که زیر آب شور رفته‌اند، توصیه می‌کند ابتدا آب شور شسته شود و سپس اسپری اعمال شود.

برای ترمیم جوش‌ها و خراش‌های قطعات گالوانیزه هم اسپری‌ها و رنگ‌های غنی از روی کاربرد دارند، به شرط اینکه سطح مطابق دیتاشیت آماده شود. در محیط دریایی، هر خراش کوچک در پوشش، نقطهٔ شروع یک مشکل بزرگ‌تر است.

سوالات متداول

منابع و مراجع

1. ISO 9223:2012 — Corrosivity of atmospheres — شوری هوا به‌عنوان عامل کلیدی و طبقه‌بندی C1 تا CX
2. ISO 12944-2:2017 — Classification of environments — دسته‌های اتمسفری و غوطه‌وری
3. ISO 12944-9:2018 — Offshore and related structures — دامنه، محدودهٔ دما و موارد مستثنا
4. AkzoNobel — ISO 12944 guide — تغییرات C5-M و Im4 و توضیح آزمون چرخه‌ای
5. ISO 8501-1:2007 — Rust grades and preparation grades — یادداشت دربارهٔ حذف‌نشدن نمک با بلاست خشک
6. CRC Industries Australia — CRC 3-36 Technical Data Sheet — توصیهٔ شست‌وشوی آب شور پیش از اسپری بازدارنده