12 راه برای جلوگیری از زنگ زدن مقاطع آهنی چیست؟

اکسید آهن یا زنگ آهن استحکام فلزات را به خطر می‌اندازد، آن‌ها را شکننده می‌کند و عمر مفیدشان را کوتاه می‌کند. برای حفظ ظاهر و عمر فلزات، پیشگیری از زنگ‌زدگی، به‌ویژه در آب و هوای مرطوب یا بارانی ضروری است.  استفاده از پوشش‌های محافظ مانند رنگ یا گالوانیزه و نگهداری منظم سطوح فلزی می‌تواند از ایجاد زنگ جلوگیری کرده و طول عمر فلزات را افزایش دهد. در این مقاله از وبلاگ همراه فلز توضیح خواهیم داد که آهن چگونه زنگ می‌زند و برای جلوگیری از زنگ زدن آهن چه باید بکنیم.

از مهمترین راه های جلوگیری از زنگ زدن آهن، می‌توان به خشک نگه داشتن محیط و کنترل رطوبت، روغن‌کاری و گریس‌کاری منظم، عایق‌کاری یا استفاده از روکش‌های پلاستیکی اشاره کرد. در بخش بعد ابتدا با زنگ آهن و روش های تشیخص آهنی که زنگ زده است صحبت خواهیم کرد و سپس با 9 روش دیگر به همراه این 4 روش نام و مزایا و معایب هر کدام آشنا خواهید شد.

زنگ آهن چیست؟

تا حالا دقت کرده‌اید چرا آهن‌های قدیمی رنگ نارنجی می‌گیرند؟ این همان زنگ معروف است؛ همان اکسیدی که از تماس آهن با هوا ایجاد می‌شود. زنگ آهن زمانی شکل می‌گیرد که آهن با اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان داده و دچار یک پوشش پوسته پوسته تا تغییر رنگ به رنگ قرمز شود که اصطلاحا به آن خوردگی آهن گفته می‌شود. این پدیده می‌تواند آهن و آلیاژهای آن را تحت تأثیر قرار دهد. با وجود استحکام بالای سازه‌های آهنی و فولادی، مولکول‌های آب می‌توانند به شکاف‌های ریز فلز نفوذ کنند و به مرور باعث خوردگی آن شوند و همچنین علاوه بر اکسیژن و رطوبت، حضور نمک در محیط هم سرعت زنگ‌زدگی را افزایش می‌دهد؛ بنابراین خوردگی یا زنگ زدگی آهن در آب شور دریا بسیار سریع‌تر است. همچنین، گازهایی مانند دی‌اکسید گوگرد و دی‌اکسید کربن نیز روند خوردگی را تسریع می‌کنند.

انواع روش‌ها برای جلوگیری از زنگ زدن آهن

بهترین راه‌های جلوگیری از زنگ‌زدگی (همانطور که در بالا نیز اشاره شد) عبارت‌اند از:

1-    خشک نگه داشتن محیط و کنترل رطوبت

اگر رطوبت هوا در محیط نگهداری محصولات آهنی بالا باشد (بالاتر از 60 درصد)، یک لایه نازک آب روی سطح آهن تشکیل می‌شود که میتواند مسیر لازم برای عبور از یون‌های اکسیژن و آهن را پیدا کند و فرآیند اکسید کردن آهن را آغاز کند که بهترین راه حل برای خشک نگه داشتن آهن، گردش هوای مطلوب در محیط نگهداری و استفاده از مواد خشک کننده‌ای که بخار و رطوبت اطراف را جذب خود می‌کند هوای خشک ایجاد میکند.

2-    روغن‌کاری و گریس‌کاری منظم

از قدیمی‌ترین روش‌های جلوگیری از اکسید شدن آهن، استفاده یا روغن یا گریس است. روغن کاری آهن باعث می‌شود تا یک لایه محافظتی نازک روی سطح آهن قرار گیرد تا از تماس اکسیژن با آهن جلوگیری شود که این سد فیزیکی، حتی مانع تماس نمک یا مواد خورنده یا ایجاد اصطحکاک نیز می‌شود.

3-    استفاده از پوشش پودری

در مورد قبلی گفته شد که برای جلوگیری از زنگ زدن آهن چه باید کرد (روغن کاری) در روش فعلی شما می‌توانید از پودر استفاده کنید. این پودر یک نوع ماده نرم است که به راحتی به فلز می‌چسبد. روش انجام این بخش به این صورت است که با دستگاه اسپری و به صورت الکتریسته انجام شده و  وقتی پودر پاشیده میشود، چون بار مخالف دارن (توسط دستگاه الکتریسته باز منفی در پودر ایجاد می‌شود)، پودر به سطح فلز می‌چسبد.

پس از پاچیدن پودر، قطعه داخل کوره حرارتی رفته و در دمای 180 تا 200 درجه سانتی‌گراد قرار می‌گیرد تا پودر ذوب شود و روی آهن سک لایه سطح یکدست و براق ایجاد شود. این پودر از مواد مواد پلاستیکی و رزینی مثل اپوکسی (Epoxy)، پلی‌استر (Polyester)، نایلون (Nylon)، اکریلیک یا اورتان تشکیل می‌شود که از خر کدام برای محیط خاص استفاده میشود.
پوشش رنگ اپوکسی مقاومت بالایی دارد و در مقابل حرارت هم خوب نیست، البته بستگی دارد به اینکه چه زمانی رنگ کرده باشید.

4-    عایق‌کاری یا استفاده از روکش‌های پلاستیکی

در شرایطی که آهن در معرض مواد خورنده شیمیایی، جریان الکتریکی، آب یا حتی خاک قرار دارد، بهترین راه حل استفاده از روکش‌های پلاستیکی است. علاوه بر روکش پلاستیکی، می‌توانید از رزین‌ها یا پلیمرهای مقاوم نیز استفاده کنید.

5-    گالوانیزه کردن آهن‌آلات

به نظر شما با گالوانیزه کردن چگونه از زنگ زدن آهن جلوگیری کنیم؟ در پاسخ به این سوال باید بگوییم که گالوانیزاسیون گرم یا آبکاری الکتریکی در واقع یک نوع حمام شستشوی آهن است که با ایجاد یک لایه نازک از جنس فلز روی، از زنگ زدن آن جلوگیری می‌کند. این روش، یعنی در واقع وقتی که از پوشش روی استفاده می‌کنید، باعث می‌شود آهن دیرتر زنگ بزند. گالوانیزه کردن آهن معمولا چالش‌های خود را نیز به همراه دارد؛ به عنوان نمونه فلز روی نسبت به آهن واکنش پذیرتر است و از جسم آهنی بیشتر اکسید میشود  بنابراین نقش فلز قربانی را دارد. بیایید ببینیم چرا گالوانیزه کردن این‌قدر مؤثر است. چون به طور دقیق لایه‌ای ایجاد می‌کند که خودش قربانی می‌شود تا فلز سالم بماند:

6-    ‌طراحی مناسب انبار کردن آهن

با ایجاد یک پیش طراحی مناسب در انبار کردن آهن، به نحوی که اجازه دهید هوا به صورت آزادانه میان آهن‌ها در گردش باشد، میتوانید درصد اکسید شدن آهن را به حداقل برسانید.

7-    آبی کردن قطعات فولادی

«آبی» نام یک ماده ترکیبی از محلول‌های پتاسیم نیترات، آب و هیدروکسید سدیم است که معمولا آهن‌های سایز کوچک‌تر را در این محلول غوطه ور می‌کنند و دلیل نام آن هم این است که در پایان عملیات، محصول شما رنگی از ترکیب آبی و مشکی می‌گیرد. آبی شدن را ممکن است در ساعت‌های ضدآب ظریف و سایر فلزات هم به چشمتان خورده باشد.

8-    تعمیر و نگهداری روتین

اگر به صورت یک برنامه مشخص و منظم به آهن‌های خود سر بزنید و با آب گرم و صابون و یک دستمال کوچک سطح آن‌ها را تمیز کنید، در نهایت یک آهن با سطح صیقلی و براق خواهید داشت.

9-    استفاده از پرایمر مخصوص آهن (Fozz)

جالب است بدانید fozz یک ماده ترکیبی از اسیدفسفریک و دیگر مواد شیمیایی است که معمولا فرآیند زنگ زدگی را متوقف می‌کند. این ترکیب همچینین آهن را آماده رنگ شدن می‌کند.

10-    استفاده از پوشش ارگانیک

اینجا منظور از ارگانیک (Organic) چیزهای طبیعی مثل غذاهای ارگانیک نیست، منظور پوشش‌هایی هست که پایه آن‌ها از مواد کربنی (روغن، رزین یا پلیمر) است یا به زبان ساده‌تر، یعنی رنگ‌ها یا پوشش‌هایی که از روغن یا مواد شیمیایی آلی ساخته شده‌اند. وقتی یه لایه از این رنگ‌ها یا روغن‌ها رو روی آهن بزنید، یه سد (مانع) بین فلز و هوا تشکلیل می‌شود. این سد اجازه برخورد آب به سطح آهن نمی‌دهد.

11-    استفاده از فولاد هوازدگی (COR-TEN) به جای آهن معمولی

یکی دیگر از راهکارهای جلوگیری از زنگ آهن، استفاده از فولاد هوازدگی است که به عنوان فولاد COR-TEN نیز شناخته می‌شود. این فولاد حاوی ۲۱ درصد عناصر آلیاژی مانند کروم، مس، نیکل و فسفر است. این آلیاژها یک نوع پتینه یا زنگ محافظ را تشکیل داده و با گذشت زمان میزان خوردگی را کاهش می‌دهند. فولاد COR-TEN نسبت به فولاد ضدزنگ ارزان‌تر است.

12-    استفاده از فولاد ضدزنگ به جای آهن معمولی

یکی دیگر از انواع آلیاژهای مقاوم در برابر زنگ‌زدگی، فولاد ضدزنگ است که حداقل حاوی ۱۱ درصد کروم است. این موضوع اجازه می‌دهد تا یک لایه محافظ از اکسید کروم تشکیل شود که به عنوان محافظ در برابر زنگ‌زدگی عمل می‌کند. در صورت آسیب دیدن لایه سابق، محافظ جدید دوباره تشکیل می‌شود. مقاومت در برابر خوردگی را می‌توان با افزودن نیکل بیشتر افزایش داد.

مقاله پیشنهادی: آیا استیل زنگ می زند؟ بهترین روش برای پیشگیری از زنگ زدگی فولاد زنگ نزن

جدول پیشگری از زنگ زدن آهن

در جدول پایین می‌توانید راه‌های جلوگیری از زنگ زدن آهن، کاربردها و مزایای آن را در یک نگاه مشاهده کنید:                               

روش	توضیح کوتاه	کاربرد	مزیت اصلی
کنترل رطوبت	تهویه مناسب و استفاده از مواد خشک‌کننده	انبار و نگهداری فلزات	ساده و کم‌هزینه
روغن‌کاری و گریس‌کاری	ایجاد لایه محافظ بین فلز و هوا	قطعات متحرک و ابزار	اجرای سریع و ارزان
پوشش پودری	پاشش پودر و پخت در کوره برای لایه سخت	قطعات خودرو و لوازم فلزی	دوام بالا و ظاهر زیبا
روکش پلاستیکی	عایق‌کاری با PVC یا اپوکسی در برابر آب و مواد شیمیایی	لوله‌ها و کابل‌ها	محافظت کامل در محیط‌های مرطوب
گالوانیزه کردن	پوشش روی برای محافظت فیزیکی و شیمیایی	ورق‌ها و لوله‌های فولادی	مقرون‌به‌صرفه و بادوام
آبی کردن (Bluing)	غوطه‌وری شیمیایی برای ایجاد لایه آبی–مشکی محافظ	ابزار و قطعات ظریف	ظاهر زیبا و ضدزنگ نسبی
پرایمر فسفاته (FOZZ)	حذف زنگ و آماده‌سازی سطح برای رنگ	پیش از رنگ‌آمیزی صنعتی	پاک‌سازی و آماده‌سازی هم‌زمان
پوشش ارگانیک	رنگ یا روغن پایه‌کربنی برای جلوگیری از نفوذ رطوبت	سازه‌های عمومی	ساده، ارزان، ضدآب
فولاد کورتن	فولاد آلیاژی با پتینه محافظ طبیعی	سازه‌های شهری و نما	بی‌نیاز از رنگ مجدد
فولاد ضدزنگ	آلیاژ کروم‌دار با لایه خودترمیم اکسید کروم	صنایع غذایی و پزشکی	بیشترین مقاومت در برابر خوردگی

چرا پیشگیری از زنگ‌زدگی، یک ضرورت صنعتی و اقتصادی است؟

زنگ‌زدگی تنها یک تغییر ظاهری نیست؛ چراکه اکسید آهن می‌تواند موجب کاهش استحکام، افزایش هزینه‌های نگهداری و حتی وقوع حوادث خطرناک شود. در صنایع زیرساختی مانند ساختمان‌سازی، حمل‌ونقل، و انرژی، حتی یک قطعه کوچک زنگ‌زده می‌تواند باعث توقف عملیات، نیاز به تعویض تجهیزات یا بروز نقص‌های ایمنی شود. از این‌رو، به‌کارگیری روش‌های پیشگیری از زنگ‌زدگی نه‌تنها به دوام و زیبایی سازه‌ها کمک می‌کند، بلکه یک سرمایه‌گذاری بلندمدت در حفظ عملکرد، ایمنی و کاهش هزینه‌های آتی است.

قبل از هر چیز، ابتدا لازم است کمی بیشتر با بقیه فلزات آشنا شوید. برای آشنایی با ۱۰ فلز گران‌بها و کمیاب جهان و آشنایی بیشتر با این فلزات نادر، به وبلاگ و نوشته‌های همراه فلز سر بزنید. پیش‌تر گفتیم، نگهداری و مراقبت مداوم از این فلزات، برای جلوگیری از خوردگی و زنگ‌زدگی امری ضروری است که باید به آن توجهی ویژه داشته باشید.

نتیجه‌گیری

زنگ‌زدگی، که به عنوان اکسید آهن نیز شناخته می‌شود، می‌تواند تهدیدی جدی برای دوام و استحکام فلزات باشد. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که آهن با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده، به تدریج تغییر رنگ داده و به زنگ آهن تبدیل می‌شود. این تغییر رنگ، به طور معمول نارنجی-قهوه‌ای است و می‌تواند روی آهن و آلیاژهای آن، از جمله فولاد، ظاهر شود. هر بار که آهن در معرض آب و اکسیژن قرار گیرد، خطر زنگ‌زدگی افزایش می‌یابد.

عوامل متعددی در فرآیند زنگ‌زدگی تأثیرگذار هستند، اما آب مهم‌ترین عامل آن است. مولکول‌های آب می‌توانند به شکاف‌های ریز فلز نفوذ کنند و فرآیند خوردگی را آغاز نمایند. این مشکل به ویژه در ورق روغنی یا سیاه اهمیت دارد و می‌تواند تاثیر زیادی بر قیمت ورق سیاه یا سایر ورق‌های آهنی تاثیرگذار باشد؛ زیرا زنگ‌زدگی می‌تواند به تخریب ساختار آن منجر شود. در نهایت، برای جلوگیری از آسیب‌های زنگ، استفاده از روش‌های حفاظتی و نگهداری صحیح ضروری است.