إن رسم خرائط التآكل المحتملة هو أسلوب اختبار متطور غير تدميري يمكّن المهندسين، والأخصائيين في مجال الصيانة، ومديري الأصول من تحديد المناطق داخل الهياكل الفلزية التي تتعرض لخطر التآكل بدرجة عالية، ومن خلال قياس وتحليل الإمكانات الكهروكيميائية عبر أسطح المعادن، توفر هذه الطريقة بؤر ثاقبة حاسمة تسترشد بها أولويات التفتيش، وبرمجة الصيانة، واستراتيجيات التصليح.

فهم أساسيات رسم الخرائط المحتملة

وتشمل رسم خرائط التآكل المحتملة قياس الإمكانات الكهروكيميائية (إمكانات الخلايا النصفية) للإشارة النوعية إلى مستويات التآكل الفولاذي في الهياكل، وتقديم أفكار عن حالة التآكل السلبية أو النشطة، وهذه الطريقة تتسم بطابعها غير التدميري، وهي مفيدة لتحديد المواقع التشخيصية والضاربة، وإن كانت تتطلب استكمالاً بتقنيات أخرى للتحليل الهيكلي الشامل.

وترتكز هذه التقنية على مبادئ أساسية للكيمياء الكهروكيميائية، وعندما ترتجل التآكل المعدني، فإنها تخضع لرد فعل الكهروكيميائي يخلق فروقا في الإمكانات الكهربائية عبر السطح، حيث أن تآكل الفولاذ هو عملية كهروكيميائية، ويمكن وصف سلوك الفولاذ بقياس إمكاناته المفصلية، ويزيد احتمال حدوث أكبر من المخاطر التي تنطوي على وجود اختلافات في الخرائط النسبية.

ويتكون القياس المحتمل للكوروزيون من تسجيل إمكانية التآكل، أي الفرق المحتمل بين مواد التركيب والكهرباء المرجعي المصنوع من مادة مثل الكالسيومول أو كلوريد الفضة/السيلفر أو كبريت النحاس/النحاس، وهذا القياس يعطي صورة سريعة عن الحالة الكهروكيميائية للمعدن في مواقع محددة، التي تكشف، عند تجميعها في هيكل كامل، عن أنماط نشاط التآكل.

العلوم خلف القياسات المحتملة للكهرباء

من الضروري فهم العمليات الكهروكيميائية التي تحدث أثناء التآكل المعدني، الكوروزيون هو أساساً رد فعل الكهروكيميائي ينطوي على نقل الإلكترونيات، وعندما يتآكل الفولاذ أو المعادن الأخرى، تحدث الأوكسجين في مواقع مُصابة بالمرض حيث تفقد الذرات الفلزية الإلكترونية وتحلل إلى أيونات.

وهذه ردود الفعل المتزامنة تخلق اختلافات في القدرة الكهربائية عبر سطح المعادن، فالمناطق التي تشهد تآكلاً نشطاً (المناطق الاصطناعية) عادة ما تكون لها إمكانات سلبية أكبر مقارنة بالمناطق السلبية أو المستحضرة، ويمكن من خلال قياس هذه الاختلافات المحتملة أن تحدد بشكل منهجي الأماكن التي يحدث فيها التآكل بصورة نشطة، حتى قبل ظهور علامات واضحة مثل الصبغ الصدئ أو التصدع على السطح.

أما البارامترات الثلاثة المستخدمة في تقييم التآكل فهي: احتمال التآكل، والتصوير المانعي الخرساني، ومعدل التآكل المحسوب من المقاومة الاستقطابية " Rp " . وفي هيكل حقيقي، يتيح قياس البارامترات التآكلية الثلاثة تحديد المناطق التي تنطوي على مخاطر كبيرة بالنسبة للأضرار، وبينما تركز رسم الخرائط المحتملة للتآكل في المقام الأول على القياسات المحتملة، كثيرا ما يقترن بتقنيات أخرى للتقييم الكهروكيميائي.

اختبارات القدرة على نصف الجرعة: الطريقة الأولية للهياكل الملموسة

والاختبار المحتمل لنصف الخلايا هو الأسلوب الوحيد لرصد التآكل في نظام ASTM C876 - 15: منهجية الاختبار الموحدة لاحتمالات التآكل في الصلب غير المركب في التكرير، وهو يستخدم لتحديد احتمال التآكل في إطار إعادة الصمود في هياكل ملموسة معززة، وقد أصبح هذا النهج الموحد المعيار المرجعي في مجال الصناعة لتقييم التآكل في البنية التحتية الملموسة المعززة في جميع أنحاء العالم.

اختبار الخرسانة لنصف الخلايا هو تقنية موحدة لرصد التآكل تستخدم لتقييم احتمال التآكل داخل الصلب المعزز للهياكل الخرسانية هذا الاختبار غير التدميري يتضمن قياس الفرق الكهربائي بين الفولاذ المعزز والكهرباء المرجعي الموضع على سطح الخرسانة، ومن خلال تقييم هذه الاختلافات المحتملة، من الممكن التنبؤ بالمناطق داخل الخرسانة المعرضة لخطر التآكل، مما يتيح تدخلات الصيانة الاستباقية.

وقد استخدمت هذه الطريقة في تفتيش سطح الجسر، ومرآب السيارات، ورصد التآكل للأحزمة المثبتة، والغدرات، والفطائر، وتظهر عملية اعتمادها على نطاق واسع عبر هذه التطبيقات مدى تعارضها وموثوقيتها في سياقات هيكلية متنوعة.

الكهرباء المرجعيون ودورهم

والكهرباء المرجعية المفضلة لاستخدام الموقع هي كلوريد الفضة/المحل في حل كلوريد البوتاسيوم، وإن كان لا يزال استخدام الكهروود الكبريتي النحاسي على نطاق واسع، فاختيار الكهروود المرجعي أمر حاسم لأنه يوفر إمكانية مستقرة ومعروفة يمكن قياسها على أساسها، كما أن للكهرباء المرجعية المختلفة إمكانات قياسية مختلفة، وبالتالي يجب تعديل معايير التفسير تبعا لذلك.

ويتم ذلك باستخدام نصف الخلية المحمولة (النحاس العادي أو الكبريت النحاس) ككهرباء مرجعي قياسي، يربط النهاية السلبية بمطياف ويربط النهاية الإيجابية بفولاذ التعزيز، ولا يزال الكهرودرويد النحاس/الكبريتات العليا شائعا بسبب قوته واستقراره في الظروف الميدانية وتاريخ استخدامه الطويل الذي وضع معايير تفسير جيدة.

ترجمة شفوية

ويقدم برنامج " ASTM C876 " مبدأ توجيهيا بشأن كيفية إجراء هذا القياس، والعلاقة بين القيم المحتملة المقيسة واحتمال التآكل، وتفسر النتيجة على نحو نوعي وتستند إلى كهرباء الكبريت النحاسية (CSE)، ويبين الجدول 1 المبدأ التوجيهي للترجمة الشفوية العامة الذي اقترحه نظام رصد الأداء الآلي، حيث تصنف النطاقات المحتملة المقيسة في ثلاث فئات؛ وأكثر من 90 في المائة فرصة، وأقل من 10 في المائة أو غير مؤكدة.

وعندما يكون القياس الممكن للزنزانات النصفي أكثر سلبية من 350 ملليغرام (الكهرباء من نوع CSE)، فإن فرصة التآكل الفعلي تزيد على 90 في المائة، وعندما تكون القيمة المقيسة أكثر إيجابية من 200 ميل في الثانية، فإن احتمال التآكل الفعلي أقل من 10 في المائة، وبالنسبة للقيم المحتملة بين 200 متر مربع و350 متراً مربعاً، هناك عدم يقين في تفسير نتائج الاختبارات، وهذه المنطقة الوسيطة تتطلب إجراء تحقيق إضافي أو إجراء اختبارات تكميلية.

من المهم ملاحظة أن هذه القيم العتبة هي قيم متسامحة وليس مطلقة، تبعاً لإمكانية تآكل الخلايا النصفية المقاسة، فإن احتمال التآكل الفعلي قد تحدد، العوامل البيئية، والممتلكات الملموسة، والظروف الهيكلية يمكن أن تؤثر في القراءات، ولهذا السبب فإن التفسير المشهود ودراسة الظروف الخاصة بالموقع أمران أساسيان.

الإجراءات الشاملة المتعلقة بالتخطيط التدريجي لإجراء رسم الخرائط المحتملة

ويتطلب نجاح عملية رسم الخرائط المحتملة للتآكل التخطيط الدقيق، والمعدات المناسبة، وجمع البيانات بصورة منهجية، وتحليلاً مدروساً، وتفصل الفروع التالية كل مرحلة من مراحل العملية لضمان نتائج دقيقة وموثوقة.

التخطيط والإعداد قبل الدورة

وقبل بدء القياسات الميدانية، لا بد من الإعداد الدقيق، وفحص الهيكل بصورة مرئية لتحديد مجالات التآكل المحتمل واتخاذ قرار بشأن المباعدة بين شبكات القياس على أساس الهندسة الهيكلية والمناطق التآكل المتوقعة، وهذا التقييم الأولي يساعد على تحقيق الحد الأمثل من شبكة الاختبارات ويكفل تركيز الموارد على المجالات الأكثر أهمية.

In general, a schematic grid w