زنگ زدگی سالانه صدها میلیارد دلار هزینه دارد، مردم چگونه با آن کنار می‌آیند؟

زنگ زدگی نه تنها باعث می‌شود سطوح فلزی درخشندگی خود را از دست بدهند، بلکه به طور خاموش سازه‌ها را تضعیف می‌کند و باعث آسیب‌های بزرگی از دوچرخه‌های حیاط گرفته تا پل‌های چند دهه‌ای می‌شود.

آیا تا به حال شده که یک دوچرخه فلزی را برای چند روز زیر باران رها کنید و پس از مدت کوتاهی، سطح براق آن به صورت یک لایه قهوه‌ای مایل به قرمز، پوسته پوسته و زبر درآید؟ این زنگ‌زدگی است، "دشمن خاموش" فلز - عکس: هوش مصنوعی

زنگ زدگی می‌تواند در همه جای اطراف ما ظاهر شود. در دوچرخه یا ماشین، باران و باد طولانی مدت باعث خوردگی شاسی و بدنه می‌شود. لوله‌های آب قدیمی اغلب از داخل خورده می‌شوند و باعث می‌شوند آب با رنگ قهوه‌ای مایل به قرمز بیرون بریزد. حتی در آشپزخانه، آب راکد در اطراف سینک یا شیر آب می‌تواند به راحتی لکه‌های نارنجی-زرد رنگی را به جا بگذارد که پاک کردن آنها دشوار است...

در مقیاس بزرگتر، زنگ زدگی به کشتی‌ها و پل‌های فولادی حمله می‌کند و می‌تواند باعث نشتی شود که منجر به حوادث جدی و خسارات اقتصادی هنگفت می‌شود.

زنگ زدگی چگونه تشکیل می شود ؟

زنگ‌زدگی نتیجه یک واکنش شیمیایی به نام اکسیداسیون است. وقتی سطوح آهن یا فولاد با آب (یا رطوبت) و اکسیژن موجود در هوا تماس پیدا می‌کنند، اتم‌های آهن شروع به از دست دادن الکترون می‌کنند، که اساساً "انرژی خود را از دست می‌دهند"، در حالی که اکسیژن آن الکترون‌ها را "می‌گیرد". ترکیب آهن، اکسیژن و آب، اکسید آهن (Fe₂O₃) را ایجاد می‌کند که همان زنگار قهوه‌ای مایل به قرمز آشنا است.

این لایه زنگ‌زدگی ساختاری متخلخل دارد و به راحتی کنده می‌شود و به آب و اکسیژن اجازه می‌دهد تا به عمق آن نفوذ کنند و باعث ادامه فرآیند خوردگی شوند. به همین دلیل است که اگر به سرعت رسیدگی نشود، یک لکه زنگ‌زدگی کوچک روی شاسی یا نرده واگن می‌تواند به سرعت گسترش یابد.

علاوه بر این، محیط‌های نمکی، مانند مناطق ساحلی یا مناطقی که از نمک جاده برای ذوب یخ استفاده می‌شود، باعث می‌شوند واکنش اکسیداسیون چندین برابر سریع‌تر رخ دهد، زیرا نمک رسانایی آب را افزایش می‌دهد و به الکترون‌ها کمک می‌کند تا در طول فرآیند خوردگی سریع‌تر حرکت کنند.

سالانه صدها میلیارد دلار هزینه دارد

زنگ‌زدگی نه تنها یک مشکل زیبایی‌شناختی یا فنی است، بلکه بار اقتصادی عظیمی نیز به همراه دارد. در سطح جهانی، هزینه تعمیر، نگهداری و جایگزینی تجهیزات، وسایل نقلیه و سازه‌های خورده‌شده سالانه صدها میلیارد دلار تخمین زده می‌شود.

در صنعت حمل و نقل، زنگ زدگی به شاسی خودرو، بدنه دوچرخه و ریل قطار آسیب می‌رساند و باعث ایجاد شرایط ناامن و کاهش عمر خودرو می‌شود.

در بخش صنعت، لوله‌ها یا مخازن نفت و آب خورده شده می‌توانند نشت کنند و باعث اختلال در تولید و آسیب‌های زیست‌محیطی شوند.

در زیرساخت‌های پل و دریایی، خوردگی فولادی که به سرعت مورد توجه قرار نگیرد، می‌تواند منجر به فروپاشی، خرابی یا تعمیرات اساسی پرهزینه شود.

طبق بسیاری از مطالعات، تنها با اعمال اقدامات ضد زنگ مناسب می‌توان ۱۵ تا ۳۵ درصد از هزینه‌های نگهداری و تعویض سالانه را کاهش داد، ضمن اینکه خطر بروز حوادث جدی را به حداقل رساند.

روش‌های مؤثر برای جلوگیری از زنگ‌زدگی

به لطف درک مکانیسم شیمیایی زنگ‌زدگی، مردم راه‌حل‌های زیادی برای جلوگیری یا کند کردن روند خوردگی پیدا کرده‌اند. برخی از اقدامات رایج عبارتند از:

پوشش سطح: رنگ مانند یک "بارانی" برای فلز عمل می‌کند. لایه رنگ از تماس مستقیم اکسیژن و رطوبت با سطح آهن و فولاد، که دو عامل ضروری برای تشکیل زنگ‌زدگی هستند، جلوگیری می‌کند. بنابراین، از چارچوب‌های آهنی در و نرده‌ها گرفته تا بدنه کشتی‌ها یا تیرهای پل، پوشش دوره‌ای نه تنها به افزایش طول عمر کمک می‌کند، بلکه ظاهر جدید و براق آنها را نیز حفظ می‌کند.

وسایل را خشک نگه دارید: رطوبت "عامل" زنگ زدگی است. به همین دلیل است که ابزارهای فلزی باید در مناطق خشک و دارای تهویه مناسب یا با رطوبت گیر نگهداری شوند. برای ماشین آلات فضای باز، پوشاندن آنها از باران و باد نیز به کاهش خطر خوردگی کمک می کند.

گالوانیزه کردن: تکنیک گالوانیزه کردن یک لایه "فداکار" از فلز را در قسمت بیرونی آهن ایجاد می‌کند. روی ابتدا اکسید می‌شود و یک لایه بادوام از اکسید روی تشکیل می‌دهد که از رسیدن اکسیژن و آب به آهن زیرین جلوگیری می‌کند. این روش معمولاً در تیرهای برق، قاب‌های ساختمانی فولادی یا نرده‌های فضای باز یافت می‌شود.

استفاده از فولاد ضد زنگ: فولاد ضد زنگ آلیاژی از آهن با کروم و برخی فلزات دیگر است. کروم در معرض هوا، یک لایه اکسید کروم فوق العاده نازک ایجاد می‌کند که صدها هزار برابر نازک‌تر از مو است، اما بسیار بادوام و شفاف است. به طور خاص، این لایه قابلیت "خودترمیمی" دارد: در صورت خراش، کروم به سرعت با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد تا لایه محافظ را بازسازی کند. به همین دلیل، فولاد ضد زنگ به طور گسترده از چاقوها، سینک‌ها گرفته تا تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود.

دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ‌های الکترونی عبوری می‌توانند اتم‌های فلزی منفرد را در حال از دست دادن الکترون و اکسید شدن تماشا کنند. به عنوان مثال، آلومینیوم، هنگامی که در معرض اکسیژن یا بخار آب قرار می‌گیرد، بلافاصله یک لایه بادوام از اکسید آلومینیوم تشکیل می‌دهد که از واکنش‌های بیشتر جلوگیری می‌کند، برخلاف آهن که دارای یک لایه متخلخل از زنگ‌زدگی است که اجازه می‌دهد خوردگی ادامه یابد.

تحقیقات عمیق‌تر در مورد این فرآیند می‌تواند به ساخت مواد قوی‌تر، از پل‌ها و سلول‌های خورشیدی گرفته تا هواپیماهای ایمن‌تر، منجر شود.

مین های

منبع: https://tuoitre.vn/gi-set-gay-ton-hang-tram-ti-usd-moi-nam-con-nguoi-doi-pho-the-nao-20250812163539127.htm