از خوردگی تیرآهن و انواع آن تا راه های جلوگیری و از بین بردن زنگ زدگی
تیرآهن ها یکی از بادوام ترین مصالح برای ساخت سازه ها هستند؛ به همین دلیل، مقاومت و استحکام آن ها اهمیت زیادی دارد. اما اگر به درستی نگهداری و استفاده نشوند، مستعد زنگ زدگی خواهند بود. زنگ زدن تیرآهن در تحمل بار تیر و در نتیجه کاهش سطح ایمنی سازه تاثیر می گذارد. تاثیر خوردگی تیرآهن در ایمنی سازه نیز به دلیل گسترش زنگ زدگی و تجمیع آسیب های خوردگی است. به همین دلیل، توجه به خوردگی تیرآهن، جلوگیری از خوردگی و یا رفع آن برای فعالان این حوزه اهمیت زیادی دارد. اطلاعات کامل در مورد خوردگی تیرآهن از فرآیند خوردگی تا شناسایی آن، روش های جلوگیری و روش های رفع خوردگی را در این مقاله از دانشنامه آهن ملل بخوانید.
نسخه صوتی مقاله خوردگی تیرآهن
منظور از خوردگی تیرآهن چیست؟
فولاد به دلیل مزایایی مانند سبک، محکم و با دوام بودن و همچنین مضر نبودن برای محیط زیست به یک ماده ایده آل برای تولید تیرآهن تبدیل شده است. اما تیرهای فولادی با وجود استحکام و دوام بالایی که دارند، در معرض خوردگی هستند. علت اصلی خوردگی تیرآهن نیز قرارگرفتن آن ها در معرض آب و اکسیژن شناخته شده است. همچنین نباید از تاثیر آب شور و محیط های خورنده در زنگ زدن تیرآهن غافل بود.
از آن جایی که تیرآهن، یکی از مقاطع اصلی در ساخت و ساز به حساب می آید، زنگ زدگی تیرآهن می تواند در پروژه های ساختمانی مشکل ساز شود. به همین دلیل، لازم است برای جلوگیری از زنگ زدگی تیرآهن و یا رفع رنگ زدگی، قبل از به کارگیری آن در سازه اقدام نمایید.
فرآیند زنگ زدن تیرآهن چگونه است؟
تیرهای فولادی از اتم های آهن و کربن تشکیل شدهاند که در لایه هایی به نام های «فریت» و «سیمنتیت» به یکدیگر متصل شدهاند. هنگامی که این لایه ها با اکسیژن یا آب تماس پیدا می کنند، یک واکنش شیمیایی به نام اکسیداسیون ایجاد می شود که منجر به تشکیل زنگ آهن می گردد. به همین دلیل، مهم است که تیرآهن ها در محیطی خشک و عاری از رطوبت نگه داشته شوند. حتی مقدار کمی رطوبت می تواند باعث اکسیداسیون فولاد شده و به مرور زمان، منجر به زنگ زدگی تیرآهن گردد.
چه عواملی خوردگی تیرآهن را تشدید می کنند؟
عوامل زیر، ضمن ایجاد زنگ در تیرآهن، فرآیند خوردگی را نیز تسریع می کنند:
- افزایش رطوبت محیط
- محیط های ساحلی (وجود نمک و رطوبت)
- مناطق بادخیز و باران خیز
- تغییرات دمایی
چرا خوردگی تیرآهن اهمیت دارد؟
اهمیت خوردگی تیرآهن به دلیل تاثیر آن بر استحکام و مقاومت سازه می باشد. زیرا خوردگی، عامل اصلی فرسودگی سازه های فولادی و کاهش عمر مفید تیرآهن است. سازه های فولادی بسیاری وجود دارد که در آنها اجزای سازه (مانند تیرآهن) خورده شده، ولی ممکن است از نظر بصری قابل شناسایی نباشد و در نهایت، منجر به فرسودگی زودهنگام سازه گردد.
به طور کلی، تاثیرات خوردگی در سازه های فولادی از کاهش تدریجی مقاومت سازه تا خرابی سازه متغیر است و معمولا شکل پذیری یک عضو فولادی را کاهش می دهد.
خوردگی تیرآهن چه تاثیری بر مقاومت و تحمل بار آن می گذارد؟
طبق تحقیقات انجام شده، خوردگی تیرآهن می تواند منجر به ترک خوردن (یا شکستگی) یا کمانش آن گردد. این مسئله باعث تمرکز تنش و تغییر پارامترهای هندسی تیرآهن خواهد شد. تمرکز تنش و پارامترهای هندسی نیز نقش حیاتی بر توانایی عضو و میزان تحمل بار آن دارد.
تحمل بار تیرآهن چیست؟
علاوه بر این، کاهش ضخامت تیرآهن به دلیل خوردگی، بر هر سه حالت مقاومت خمش، برش و باربری تیرآهن تاثیر می گذارد. به خصوص، تغییر ضخامت بال های تیرآهن باعث کاهش سطح تماس جهت مقاومت در برابر خمیدگی می شود. در نتیجه، ممان اینرسی کاهش می یابد و باعث افزایش انحراف تیر می گردد. (ممان اینرسی (یا یا لختی دورانی یا گشتاور دوم سطح)، توزیع یک سطح را نسبت به یک محور یا یک نقطه نشان می دهد.)
همچنین، استحکام خمشی نهایی کمتر شده و باعث کاهش حداکثر ظرفیت حمل تیرآهن می شود. این عوامل نشان می دهند برای بازرسی بصری تیرآهن جهت شناسایی خوردگی به یک روش ارزیابی دقیق نیاز است تا از ظرفیت سازه های فولادی اطمینان پیدا کنیم. بنا بر این، شناخت و درک کامل مکانیسم خوردگی تیرآهن، انواع خوردگی و روش های جلوگیری و یا حذف آن بسیار مهم است که در ادامه به معرفی آن می پردازیم.
انواع خوردگی تیرآهن
خوردگی در تیرآهن به اشکال مختلفی ظاهر می شود. این اشکال، معمولا بر اساس چگونگی ایجاد خوردگی طبقه بندی می شوند. به طوری کلی می توان پنج نوع خوردگی برای تیرآهن در نظر گرفت. در ادامه به طور خلاصه به انواع خوردگی تیرآهن اشاره می کنیم. اما از آن جایی که تیرآهن یکی از انواع محصولات فلزی است و خوردگی فلزات نیز تشابهات فراوانی دارند، توصیه می کنیم برای آشنایی بیشتر با خوردگی فلزات آهنی مقاله زیر را مطالعه فرمایید.
# حتما بخوانید
پیشنهاد کارشناس آهن ملل: مطالعه مقاله دلایل ایجاد خوردگی فلزات
خوردگی فلزات۱- خوردگی یکنواخت
در خوردگی یکنواخت، اکسید تشکیل شده به طور یکنواخت روی سطح توزیع می شود. این نوع خوردگی، رایج ترین شکل خوردگی است که منجر به نازک شدن تدریجی تیرآهن شده و به همین دلیل، بیشترین تخریب را به همراه خواهد داشت. همچنین این نوع خوردگی، جدی ترین شکل خوردگی در سازه های فولادی است.
۲- خوردگی گالوانیکی
این نوع خوردگی، زمانی اتفاق می افتد که دو فلز غیر هم جنس تشکیل پیلِ خوردگی بدهند. علت ایجاد این نوع خوردگی بین فلزات، اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی بین آن ها است. اما نکته اینجاست که پتانسیل دو فلز در الکترولیت های مختلف، نسبت به یکدیگر متفاوت است.
۳- خوردگی حفره ای
یک نوع خوردگی موضعی است که باعث ایجاد حفره در تیرآهن می شود و در صورت تداوم این فرآیند، حفره عمیق تر شده و باعث ایجاد سوراخ در تیرآهن می شود. وجود ناخالصی در تیرآهن، همچنین وجود ناهمگنی ساختاری و شیمایی در سطح تیرآهن از جمله عوامل موثر در آغاز این نوع خوردگی است.
۴- خوردگی شکافی
خوردگی شکافی تا حدودی مشابه مکانیزم خوردگی حفره ای است. خوردگی شکافی، یک نوع خوردگی الکتروشیمایی موضعی محسوب می شود که در تیرآهن های پوشش دار اتفاق می افتد. به این صورت که خوردگی در شکاف ها و زیر سطوح لایه محافظت کننده اتفاق می افتد، جایی که محلول های راکد وجود داشته باشد. خوردگی شکافی، بیشتر در مقاطعی فولادی رخ می دهد که از آلیاژهای فولاد زنگ نزن یا آلیاژهای تیتانیوم-آلومینیوم ساخته شده اند. همچنین زیر واشرها، میخ ها، محل تکیه گاه ها و موقعیت های مشابه نیز به وجود می آید.
۵- خوردگی تنشی
خوردگی تنشی، یکی دیگر از انواع خوردگی است و می توان آن را شکلی از خوردگی گالوانیکی دانست. این نوع خوردگی در سازه های ساختمانی اهمیت به سزایی دارد.
خوردگی تنشی، زمانی اتفاق می افتد که یک ماده در محیطی نسبتاً سالم و غیر مخرب قرار دارد، اما در اثر تنش وارده، خورده شود. این تنش، ممکن است از خارج به ماده اعمال شود؛ مانند تنش ناشی از جوشکاری. همچنین در بسیاری از موارد، خوردگی از یک حفره یا ناپیوستگی دیگر موجود روی سطح فلز شروع شده و در ادامه گسترش مییابد.
خوردگی تنشی به راحتی قابل تشخیص نبوده و عدم تشخیص آن می تواند منجر به فاجعه گردد.
چگونه از زنگ زدن تیرآهن جلوگیری کنیم؟
همانطور که گفتیم در صورتی که تیرآهن فولادی در معرض رطوبت، اکسیژن یا محیط های دارای نمک قرار گیرد، فولاد، واکنش داده و باعث زنگ زدن تیرآهن می شود. به این فرآیندِ اکسیداسیون، خوردگی می گویند. هنگامی که فولاد خورده می شود، یکپارچگی تیرآهن را ضعیف کرده و به مرور زمان می تواند باعث تخریب آن شود. خوشبختانه راه های زیادی برای جلوگیری از خوردگی تیرآهن وجود دارد؛ از جمله این روش ها می توان به اجرای اصولی سازه، گالوانیزه کردن تیرآهن، ایجاد پوششهای آلی یا پوشش های پودری روی تیرآهن و نگهداری اصولی اشاره کرد که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.
۱- اجرای ایمن و اصولی سازه
می توان اجرای تیرآهن را در سازه به گونه ای انجام داد که زنگ زدگی را به حداقل برساند و در نتیجه، خوردگی را کاهش دهد. به طور مثال، اگر طراحی فونداسیون به گونه ای باشد که اجازه دهد رطوبت به راحتی به تیرآهن های مستقر در فونداسیون برسد، به خوردگی تیرآهن و همچنین سرعت خوردگی کمک خواهد کرد. به طور مشابه، اگر به جای جوشکاری از پیچ برای اتصال تیرآهن ها استفاده شود، تیرآهن ها سریع تر خورده می شوند.
به همین دلیل است که می گوییم اجرای اصولی و مهندسی شده تیرآهن ها در سازه، پتانسیل خوردگی را به حداقل می رساند.
۲- گالوانیزه کردن تیرآهن
گالوانیزه کردن، فرآیندی است که طی آن یک پوشش روی (Zn) بر سطح تیرآهن ها اعمال می شود تا در برابر زنگ زدگی در امان بمانند. معمولاً گالوانیزه کردن طی یکی از دو فرآیند زیر انجام می شود: گالوانیزه گرم یا سرد. پوشش روی با ایجاد مانع بین مواد خورنده، مانند آلاینده ها یا رطوبت، باعث جلوگیری از خوردگی تیرآهن می شود.
۳- ایجاد پوشش های آلی رو تیرآهن
پوشش های آلی یا ارگانیک روی تیرآهن بین عناصر محیطی مخرب (مانند آب شور) و فولاد، مانعی ایجاد می کنند.
ترکیب آلی یا ترکیب اُرگانیک به گونهای از ماده و ترکیب شیمیایی (جامد-مایع-گاز) گفته میشود که در مولکولهای خود دارای کربن باشد.(ویکی پدیا)
طیف گسترده ای از مواد وجود دارد که می توان از آن ها برای پوشش های آلی استفاده کرد. با این که ممکن است قیمت تیرآهن در این حالت بیشتر از تیرآهن معمولی باشد، اما می تواند ارزش افزوده بالاتری برای شما ایجاد کند. برای شناسایی قیمت تیرآهن و مقایسه قیمت ها کافی است از انواع تیرآهن از نظر پوشش های ایجاد شده روی آن و همچنین استاندارد تولید آن ها آگاه باشید تا بتوانید قیمت ها را با یکدیگر مقایسه کنید. برای راحتی کار، می توانید قیمت انواع تیرآهن را در لینک زیر مشاهده نمایید.
مشاهده قیمت و خرید تیرآهن
آهن ملل؛ فروش انواع تیرآهن به صورت آنلاین و حضوری
استعلام قیمت روز تیرآهن۴- اعمال پوشش پودری روی تیرآهن
پوشش های پودری، مانند پوشش های ارگانیک (پوشش های آلی) عمل می کنند. اما همانطور که از نام آن پیداست، پوشش های پودری از مواد پودری ساخته می شوند. این پودر به صورت الکترواستاتیک اعمال می شود و تحت حرارت قرار می گیرد تا به تیر فولادی بچسبد و در نتیجه، مانعی بین فولاد و عناصر خورنده ایجاد کند.
۵- نگهداری صحیح از تیرآهن
یکی از بهترین روش ها برای جلوگیری از زنگ زدگی تیرآهن، نگهداری اصولی از آن است. نگهداری و بررسی منظم تیرآهن باعث می شود مطمئن شوید که پوشش های محافط تیرآهن سالم هستند یا تیرآهن در شرایط خوبی قرار داد. همچنین می توانید هر گونه نشانه ای از زنگ زدگی را به موقع تشخیص داده و برای رفع آن اقدام کنید. این نگهداری، هم در زمان انبار کردن و هم در زمان نصب و استفاده از تیرآهن باید انجام شود.
نکات تکمیلی جلوگیری از زنگ زدن تیرآهن
در ادامه، نکات مهمی را معرفی می کنیم که برای جلوگیری از خوردگی تیرآهن یا تشدید آن لازم است بدانید:
- تیرآهن را به طور مداوم بازرسی کنید. علائم تغییر رنگ یا لکه های غیرعادی روی سطح تیرآهن ممکن است نشان دهنده مراحل اولیه خوردگی زیر لایه پوشش یا زیر رنگ تیرآهن باشد. در صورت مشاهده این عوامل، حتما برای رفع آن اقدام کنید.
- گرد و غبار روی تیرآهن را به طور منظم تمیز کنید. تجمع گرد و غبار و کثیفی، محیطی مناسب برای واکنش اکسیداسیون فراهم می کند که در نهایت و در طول زمان، منجر به خوردگی آن می شود. بنا بر این، مطمئن شوید که تیرآهن مورد نظر خود را همیشه تمیز نگه می دارید.
- مطمئن شوید در فضاهای بسته ای که تیرآهن در آن قرار دارد، تهویه مناسب وجود داشته باشد. تهویه مناسب به کاهش سطح رطوبت کمک می کند و از واکنش های اکسیداسیون روی تیرآهن جلوگیری می کند که ناشی از رطوبت بیش از حد در این محیط های بسته (مانند زیرزمین) است.
- علاوه بر تهویه نامناسب، موارد دیگری که باعث افزایش رطوبت و در نتیجه ایجاد خوردگی در تیرآهن می شود، شامل نشتی سقف و عایق نامناسب هستند.
- از انبار کردن تیرآهن به مدت طولانی خودداری کنید. در صورتی که مجبور به این کار شدید، نکات اعلام شده در بالا را حتما در نظر بگیرید. همچنین مطمئن شوید که تیرآهن ها تا حد امکان تمیز و خشک هستند.
راه های از بین بردن زنگ زدگی تیرآهن
حال که می دانیم چه چیزی باعث زنگ زدن تیرآهن می شود، در ادامه به بررسی روش های از بین بردن زنگ زدگی تیرآهن در ۳ مرحله می پردازیم. در این مراحل، زنگ زُدایی از تیرآهن و اضافه کردن یک لایه پرایمر روی تیرآهن را آموزش می دهیم. بهتر است این روش در کارگاه های سرپوشیده و محصور انجام شود.
۱- آماده سازی سطح تیرآهن
قبل از حذف خوردگی و اعمال پوشش روی تیرآهن باید حتما سطح تیرآهن ها را از گرد و غبار و هر گونه آلودگی پاک کنیم. همچنین بهتر است مراحل زنگ زدایی قبل از انتقال تیرآهن به محل ساخت و ساز اعمال شود.
۲- تمیز کردن سطح تیرآهن از زنگ زدگی (زنگ زُدایی)
تمیز و پاک کردن سطح تیرآهن به هر دو صورت دستی و ماشینی امکان پذیر است. این کار به شما کمک می کند تا سطحی یکدست داشته باشید و در ادامه مراحل، نتایج بهتری بگیرید.
روش دستی برای رفع خردگی جزئی مناسب تر است. برای این کار می توان سطح تیر را با استفاده از برس یا سنباده تمیز کرد.
نکته: طبق آئین نامه ملی ایران، استفاده از برس سیمی برای زنگ زدایی ممنوع است. زیرا باعث ایجاد خراش روی سطح فولاد می شود که در آینده، محل مناسبی برای ایجاد لایه اکسید و افزایش نفوذ زنگ زدگی خواهد شد.
روش ماشینی نیز می تواند با استفاده از دستگاه سندبلاست، واترجت، یا استفاده از شعله و یا پاک کننده های شیمایی به صورت زیر انجام شود:
- دستگاه سندبلاست معمولا برای حجم کار بالا استفاده می شود. اساس کار این دستگاه پاشش مواد ساینده به همره باد یا آب می باشد.
- دستگاه واترجت زنگ زدگی تیرآهن را با فشار آب از بین می برد و برای مواقعی مناسب است که لایه نازکی از خوردگی در تیر وجود دارد.
- استفاده از شعله باعث شوک گرمایی در سطح تیرآهن شده و با کاهش تماس بخش زنگ زده با سطح تیرآهن، باعث جدا شدن لایه زنگ زده می گردد. این روش در انتها به سایش دستی هم نیاز دارد.
- مواد شیمیایی مختلفی برای از بین بردن خوردگی سطح تیرآهن وجود دارد. از جمله آن ها می توان به پاک کننده های اسیدی اشاره کرد. هنگام استفاده از پاک کننده های شیمیایی، حتما به دستورالعمل های همراه با مواد دقت کنید؛ زیرا اگر از این مواد به درستی استفاده نشود، می توانند خطرناک باشند. هنگام استفاده از آن ها نیز صبر کنید تا طبق دستورالعمل ها، محصول، تاثیر خود را بگذارد و سپس آن را بشویید یا با پارچه پاک کنید.
نکته: قبل از استفاده از هر گونه مواد شیمیایی از تمیز بودن سطح اطمینان حاصل کنید. از جاروبرقی یا برس برای پاک کردن کثیفی باقی مانده روی سطح استفاده کنید.
۳- ایجاد پوشش روی تیرآهن
بعد از این که تمام آثار زنگ زدگی و خوردگی از سطح تیرآهن پاک شد، یک پوشش محافظ (رنگ اکریلیک، پوشش پودری یا پوشش های آلی) برای جلوگیری از اکسیداسیون و خوردگی در آینده، اعمال کنید. برای این منظور سعی کنید از بهترین رنگ برای فلزات استفاده نمایید و برای کسب بهترین نتیجه، دو پایه رنگ روی تیرآهن اعمال کنید. با این کار، یک لایه محافظتی اضافی در برابر هوا، رطوبت و سایش ایجاد خواهد شد.
اعمال پوشش روی تیرآهن می تواند روند خوردگی تیر فولادی را متوقف سازد و یا مانع از بروز خوردگی شود. به همین دلیل، یکی از روش های مناسب برای جلوگیری از خوردگی تیرآهن های فولادی، ایجاد پوشش مناسب روی آن ها است.
پیشنهاد مطالعه: از برشکاری تا پوشش دهی فلزات؛ ۴ مقاله ای که باید بخوانید! - مجله آهن
سخن آخر
تیرآهن ها به دلیل قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی مخرب و یا نگهداری نامناسب به راحتی در معرض خوردگی قرار می گیرند. اما از بین بردن زنگ زدگی از تیرآهن ها کار دشواری نیست. با استفاده از این مقاله به راحتی می توانید از تیرآهن های خود در برابر زنگ زدگی محافظت کنید. این کار، در زمان و هزینه شما صرفه جویی خواهد کرد.
سوالات متداول
چرا خوردگی تیرآهن اهمیت دارد؟
اهمیت خوردگی تیرآهن به دلیل تاثیر آن بر استحکام و مقاومت سازه است. زیرا خوردگی عناصر سازه مانند تیرآهن ها، عامل اصلی فرسودگی سازه های فولادی می باشد.
خوردگی تیرآهن بر تحمل بار آن تاثیر می گذارد؟
خوردگی تیرآهن باعث تمرکز تنش و تغییر پارامترهای هندسی آن خواهد شد. این مسئله نقش حیاتی بر توانایی عضو داشته و باعث کم شدن تحمل بار تیرآهن می گردد.
انواع خوردگی تیرآهن کدامند؟
خوردگی در تیرآهن به اشکال مختلفی ظاهر می شود که از جمله آن ها می توان به این موارد اشاره کرد:
۱- خوردگی یکنواخت ۲- خوردگی گالوانیکی ۳- خوردگی حفره ای ۴- خوردگی شکافی ۵- خوردگی تنشی
چگونه از زنگ زدن تیرآهن جلوگیری کنیم؟
راه های زیادی برای جلوگیری از خوردگی تیرآهن وجود دارد مانند:
۱- اجرای ایمن و اصولی سازه
۲- گالوانیزه کردن تیرآهن
۳- ایجاد پوشش های آلی رو تیرآهن
۴- اعمال پوشش پودری روی تیرآهن
۵- نگهداری صحیح از تیرآهن
