קורוזיה

קורוזיה היא תופעה של איכול מתכות.
בתהליכי קורוזיה הופך חלק מן המתכת הטהורה לתרכובות של מתכת. לדוגמה קורוזיה של פלדה נוצרת החלודה על גווניה האדומים השונים. קורוזיה של נחושת ניתן לראות צבעים ירוקים על פני נחושת. שתי דוגמאות אילה הן דוגמאות בודדות מתוך מספר עצום של תרכובות אשר נוצרות כתוצאה מתהליכי קורוזיה.
למעשה אין בטבע מתכות טהורות, המצב הטבעי הן דוקא תרכובות של מתכות. כדי להפיק מתכות משתמשים בעפרות מתכת שעל ידי חימום לטמפרטורות גבוהות והכנסת אנרגיה רבה מקבלים את המתכות הטהורות.
הנטייה הטבעית של המתכות הטבעיות היא לחזור למצב הראשוני שבו הן נמצאו בטבע כלומר למצב של עופרות.
כלומר, כל תהליכי קורוזיה הם תהליכים טבעיים. יחד עם זאת יש לזכור שתהליך זה אינו מתפתח אלא כאשר קיימים תנאים מתאימים.
האדם במאמציו לשמור על המתכות במצבן הטהור משתדל ללמוד את תהליכי קורוזיה, להכיר את התנאים הדרושים להתפתחותה יעל ידי כך לפעול להקטנתה ולצמצום של השפעתה.
מסתבר שידעה לא רבה בתהליכי קורוזיה ולימוד של מספר כללים יסודיים יכולה להביא לצמצום בנזקי קורוזיה ובהקטנת הוצאת אחזקה והטיפול הדרושים להתגברות על נזקים אילה.

קורוזיה וגורמיה:
תהליכי קורוזיה הם תהליכים אלקטרו כימיים.
פירוש הדבר – תהליכים שבהם מתרחשות פעולות כימיות שונות הקשורות בזרימת זרמי חשמל.

התנאים הדרושים לקיומה של קורוזיה הם:
1. מתכת
2. אלקטרוליט (תמיסה של מים ומלחים או חומצות או בסיסים המסוגלת להעביר זרמים חשמליים.)
3. הפרשי פוטנציאל חשמלי.
4. גורמים פיסיים וכימיים שונים בתמיסת האלקטרוליט.
כאשר אין מתכת אין איכול מתכת כלומר, אין קורוזיה.
מהירות התפתחות תהליכי קורוזיה תלויה בתכונות האלקטרוליט.
ככל שהאלקטרוליט חזק יותר ככל שהוא מכיל יותר מלחים מומסים יש ביכולתו להעביר זרמי חשמל גדולים יותר ועל כן תהליכי קורוזיה יהיו מהירים יותר.
לכן מי ים נחשבים למים קורוזיביים יותר מאשר מי שתייה לגבי כל המתכות. גם במי שתיה עצמם יש הבדלים.
יש מים המכילים פחות מלחים ויש מים המכילים יותר מלחים. לדוגמה: מי המפעל הארצי מלוחים יותר ממרבית מקורות המים במדינה, על כן הם גם יותר קורוזיביים. הפרשי פוטנציאל הם כאמור תנאי להתפתחות תהליך קורוזיה. הפרשי פוטנציאל אילה הם רמות שונות של מתח חשמלי. כאשר קיימים הפרשי רמות מתח בין שתי נקודות, אשר יש בניהם קשר מתכתי, הרי יש נטייה למעבר של זרם חשמלי. ככל שהפרש הפוטנציאל יגדל, תגדל גם מהירות התפתחות קורוזיה.כאשר לא יהיה הפרש פוטנציאלים, לא תהיה קורוזיה. המתכת בעלת הפוטנציאל הגבוה יותר היא זאת אשר תאוכל בתהליכי קורוזיה. חשוב על כן לדעת מהם הגורמים ליצירת הפרשי פוטנציאל.

הגורמים ליצירת הפרשי פוטנציאל הם:
1. לכל מתכת יש פוטנציאל אופייני שלה השונה מהפוטנציאלים של כל שאר המתכות. פירוש הדבר שמגע מתכתי בין שתי מתכות בסביבה בה קיימת תמיסת אלקטרוליט הוא גורם לקורוזיה.ככל שהפרש הפוטנציאלים גדול יותר יהיה קצב התפתחות קורוזיה גדול יותר. לדוגמה: מגע של נחושת באלומיניום יותר תהליכי קורוזיה חריפים יותר מאשר מגע של נחושת בברזל. באופ טבעי עקב סיבות שונות (זיהומים, נתיכים וכד') נוצרים הפרשי פוטנציאל גבוהה בנקודות שונות שעל פני מתכת אחת.

2. כל משקע לכלוך המונח על מתכת גורם לכך שהמתכת מתחת למשקע תהיה בעלת פוטנציאל גבוה יותר מפוטנציאל הסביבה. במקרה זה בנוכחות רטיבות, מים וכדומה יתקיים תהליך קורוזיה שבו יאוכל דווקא השטח המכוסה על ידי המשקע.
3. כל פגיעה או שריטה בצבע או בציפוי מגן יוצרת מיד הפרש פוטנציאלים במתכת המוגנת. מקום הפגיעה או השריטה הוא דווקא המקום בעל הפוטנציאל הגבוה יותר והוא שר יפתח קורוזיה.

בכל תהליך קורוזיה המקום שבו הפוטנציאל גבוה יותר נקרא אנודה.
מקום הפוטנציאל הנמוך יותר נקרא קתודה.
אנודה היא אשר נאכלת בתהליכי קורוזיה בעוד שהקתודה מוגנת מקורוזיה.
מסתבר שלגורמים הפיסיים והכימיים השונים הנוכחים בתמיסה יש השפעה גדולה על קיום תהליכי קורוזיה ועל קצב התפתחותם.
הגורם הראשון הוא חמצן. נוכחותו של החמצן הכרחית בתהליכי קורוזיה. ללא חמצן קצב התהוות קורוזיה של תמיסות מימיות שאינן חומיות יהיה אפסי.
ככל שריכוז החמצן עולה, גדל קצב התפתחות קורוזיה. הגורם השני הוא דו-תחמוצת הפחמן. דו – תחמוצת הפחמן היא גז המצוי באוויר. במגע עם מים הוא נמס, ויוצר חומצה פחמנית קלה. (הטעם החמוץ של מי סודה נוצר מנוכחות כמויות גדולות של דו-תחמוצת הפחמן במים אשר נפלטת בצורת בועות גז קטנות).

לריכוז דו-תחמוצת הפחמן יש השפעה על תכונות המים ליצור שכבות מגן של אבנית על הצינורות. כאשר דו-תחמוצת הפחמן מצויה בכמויות גדולות (מעל הכמויות הדרושות) אין למים נטייה לציור שכבות מגן על מתכות ואז קצב התפתחות קורוזיה הוא מהיר. מידת החומציות של תמיסה המימית או ה PH הוא גורם מכריע בהתפתחות קורוזיה. ערך PH של 7 מציין תמיסה ניטראלית, כאשר בתמיסה חומצית ערך ה PH קטן מ 7 ואילו בתמיסה בסיסית גדול מ 7 . למשל ב PH של 12 לא יכולה להתקיים קורוזיה של פלדה גם כאשר כל התנאים האחרים מתמלאים. טמפרטורת התמיסה המימית מהווה גורם חשוב בקביעת קצב התפתחות קורוזיה. עליית הטמפרטורה מעלה בדרך כלל את קצב פעולת התהליכים האלקטרוכימיים . עליית הטמפרטורה גורמת לזירוז תנועת החלקיקים במים, גורמת להגדלת המוליכות החשמלית של המים, על כן גדל קצב התפתחות קורוזיה.
עם כן יש לזכור שעליית הטמפרטורה גורמת מצד שני לירית ריכוז הגזים המומסים במים משום שמסיסותם יורדת עם עליית הטמפרטורה. כאמור לחמצן המומס במים השפעה מכרעת על האפשרות להתפתחות תהליכי קורוזיה, ומסתבר שבסביבות של 80 מעלות צלזיוס ירידת ריכוז החמצן במים היא כזו שקצב התפתחות קורוזיה אינו גובר גם כאשר הטמפרטורה עולה מעל ל- 80 מעלות צלזיוס. המצב הוא הפוך קצב התפתחות קורוזיה מתחיל לרדת.

הנחיות כלליות למניעת קורוזיה במערכות אספקת מים:
הגנת רשתות אספקת מים חדשות בפני קורוזיה פנימית: יש להשתמש אך ורק בצינורות פלדה המוגנים על ידי ציפוי מלט פנימי.
- יש להקפיד על הגנה פנימית מלאה של קו הצינורות כולל נקודת החיבור, אביזרים שונים, מפנים, הסתעפויות וכדומה כדי למנוע קורוזיה.
- יש להבטיח שימוש במים ברמת מליחות מינימאלית כדי למנוע קורוזיה.
- יש למנוע חדירת זיהומים, סחף, חול ולכלוך אל תוך קווי הרשת כדי למנוע קורוזיה.

הגנת רשתות קיימות בפני קורוזיה פנימית:
- יש לנקז את קווי הרשת לעיתים קרובות כדי לנקותם מלכלוך וממשקעים.
הניקוז יעשה קטעים קטעים ובמהירויות זרימה גדולות על מנת לסחוף לכלוך ומשקעים רבים ככל האפשר.
- יש לצפות ע"י ציפוי מלט באתר את קווי הצינורות הפגיעים כדי למנוע קורוזיה.
- יש להתקין נקודות סילוק אוויר חופשי המצטבר בצינורות על ידי שסתומי אוויר, כדי למנוע קורוזיה.

הגנת רשתות חדשות בפני קורוזיה חיצונית:
- יש להשתמש אך ורק בצינורות מוגנים ע"י ציפוי אספלטי חיצוני. כדי למנוע קורוזיה .
- יש לכסות את הצינור בקרקע ללא אבנים או פסולת ולכלוך, כדי למנוע קורוזיה.
- יש להבטיח שכל הפגיעות בציפוי האספלטי יתוקנו לפני הכיסוי, כדי למנוע קורוזיה.
- יש לתת חיוץ חשמלי בין קווי צינורות העוברים מקרקע אחד לקרקע מסוג אחר, כדי למנוע קורוזיה.
- יש לתת ציפוי אספלטי חיצוני לכל קו צינורות מגולבן המתחבר אל קו צינורות הפלדה העטוף (לאורך של 10 מטר לפחות) כדי למנוע קורוזיה.
- באיזור חיבור של אביזרים ומגופים אשר עשויים מחומר אחר יש להבטיח שהאביזרים והמגופים יקבלו ציפוי אספלטי חיצוני, כדי למנוע קורוזיה.
- כאשר מניחים קווי צינורות פלדה בקרקעות כבדות שבהן מי התהום גבוהים במשך מרבית השנה, יש לבצע הגנה קתודית של הקו, כדי למנוע קורוזיה .