سازه های ساحلی را از ورق استیل 316 بسازیم یا 304 ؟

فهرست موضوعات

مقدمه

سازه‌های ساحلی فلزی مانند اسکله‌ها، موج شکن‌ها، سازه‌های فرودگاه‌های ساحلی و غیره از اقلام مهم سرمایه ملّی هر کشور هستند که لازم است برای مدّت طولانی عمر کنند و تحت شرایط محیطی موجود دوام بیاورند. اکثر این سازه‌ها از فولادهای همگن و با کیفیت پایدار از خانواده ورق استیل ضد اسید نظیر ورق استیل 316 ساخته می‌شوند که دارای مزایای زیادی مانند آزادی طراحی بالا و مدّت زمان ساخت کوتاه می‌باشند. دریاها محیط‌های بسیار خورنده‌ای برای فولادها محسوب می‌شوند، لذا با توجه به قیمت ورق استیل 316 و مقاومتی که در محیط‌های دریایی دارد، بهترین انتخاب جهت استفاده در این اتمسفر می‌باشد. استفاده طولانی مدّت از سازه‌های ساحلی فولادی نیازمند اقدامات حفاظتی مناسب در برابر خوردگی است. به عنوان نمونه لازم است روش‌های حفاظت برای سازه‌های فولادی مورد استفاده در مناطق پاشش و جزر و مد که محیط‌های شدیداً خورنده هستند، اعمال شود. 
در تحقیقات مختلف تلاش شده است در هنگام استفاده از ورق استیل 316 برای ساخت سازه‌های فولادی ساحلی مقاوم در برابر آب دریا، از سایر روش های حفاظتی نظیر حفاظت کاتدی نیز استفاده گردد. محیط خورنده‌ای که در آن یک سازه فلزی در تماس با  محیط دریایی قرار می‌گیرد، از بالای آن به پنج منطقه  شامل منطقه "اتمسفر دریایی"، "منطقه پاشش آب"، "منطقه جزر و مدّی"، "منطقه زیر آب" و "منطقه بستر دریا" تقسیم می‌شوند. دو ناحیه "پاشش" و "جزر و مدّی" که در آن محتویات اکسیژن و نمک در آب روی سطح سازه زیاد است، بالاترین نرخ خوردگی را دارا می باشد. جهت حفاظت در برابر خوردگی، در این نواحی از ورق استیل ضد اسید که مقاوم در برابر آب دریا می‌باشد، استفاده می‌گردد. با توجه به میزان حسّاسیت و اهمّیت سازه، مهندسان بدون توجه به قیمت ورق استیل 316 از این آلیاژ در بخش‌هایی از سازه که در نواحی "اتمسفر دریایی" قرار دارند نیز استفاده کرده‌اند. 

ایجاد پوشش بر روی اعضای سازه دریایی

گاهاً در سازه‌های مورد استفاده در محیط‌های دریایی از فلزات با قیمت کمتر استفاده می¬گردد و جهت بهبود رفتار خوردگی آن از ورق‌های فلزی مقاوم در برابر خوردگی به عنوان روکش بر روی آنها استفاده می‌شود. برای کاهش هزینه مواد روکش و سهولت نصب آن روی اعضای فولادی، لازم است تا جایی که ممکن است از ورق‌های فولادی نازک استفاده شود و در عین حال از عملکرد حفاظتی لازم در برابر خوردگی اطمینان حاصل گردد. معمولاً از ورق‌های فولادی زنگ‌نزن با ضخامت حدود 4/0 تا 5/1 میلی‌متر به عنوان مواد روکش استفاده می‌شود.

عملکرد حفاظتی روکش مورد استفاده در سازه‌های ساحلی

روکش مورد استفاده بر روی سازه ساحلی باید دارای خواص زیر باشد:
1-     مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی در آب دریا از خود نشان دهد.
2-    دارای خواص مکانیکی نظیر استحکام تسلیم و استحکام نهایی مناسب باشد.
3-     سختی ورق بالا باشد به طوری که مقاومت عالی در برابر ضربه و سایش داشته باشد. 
بزرگترین شاخصه مورد نیاز در ورق های استفاده شده به عنوان روکش در سازه‌های دریایی، مقاومت آن در برابر خوردگی حفره‌ای و خوردگی شیاری می‌باشد. به منظور تعیین مقاومت ورق روکش در برابر انواع خوردگی، از روش شبیه‌سازی محیط واقعی دریا استفاده می‌شود. روش آزمایش به این شکل است که نمونه‌های ساخته شده از جنس مورد استفاده، به مدت کافی در معرض پاشش آب دریا برای شبیه سازی رفتار چرخه‌ای خشک شدن و خیس شدن در منطقه پاشش، قرار داده می‌شوند. 

خوردگی گالوانیکی سازه‌های ساحلی

مواد مورد استفاده به عنوان روکش اجزاء سازه‌های ساحلی، دارای پتانسیل نجیب‌تری نسبت به فولاد کربنی در آب دریا می‌باشند. هنگامی که این مواد در تماس با یکدیگر و الکترولیت خورنده (آب دریا) قرار می‌گیرند، اختلاف پتانسیل ایجاد شده موجب می‌گردد جریان الکتریکی از مادّه دارای پتانسیل خوردگی بیشتر به سمت ماده نجیب‌تر برقرار و نرخ خوردگی افزایش یابد. این نوع خوردگی، خوردگی گالوانیکی نامیده می‌شود.

به منظور کاهش خوردگی گالوانیکی روش‌های خاصّی مورد استفاده قرار گرفته است. به عنوان مثال در سازه‌هایی که در تماس با اتمسفر دریایی هستند، اقدام به رنگ‌آمیزی سازه به وسیله رنگ‌های دریایی می‌نمایند تا از قرار گرفتن در معرض عوامل خورنده در امان باشد. همچنین در مناطق زیر دریا، حفاظت کاتدی با آندهای آلومینیومی صورت می‌گیرد تا جریان الکتریکی از آندهای آلومینیومی با حداقل پتانسیل نجیب تامین و از خوردگی اجزاء سازه جلوگیری گردد. 

پل‌ها و اسکله‌های بتنی

پل‌ها و اسکله‌ها بتنی، سازه‌های مهم ساحلی هستند که به دلیل اهمّیت و بزرگی سازه از ترکیب سیمان و مواد تقویت‌کننده فلزی ساخته می‌شوند. خوردگی فلزات تقویت کننده بتن مسلح چالشی بزرگ برای طراحان این نوع سازه‌ها بوده که محقّقان جهت رفع آن تلاش‌های مختلفی را انجام داده‌اند. یکی از راه‌حل‌های موثر جهت به حداقل رساندن خوردگی در این اجزاء، استفاده از مواد تقویت کننده بسیار مقاوم به خوردگی یا مواد غیر خورنده است. پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف به عنوان مواد غیرخورنده برای تقویت بتن مسلّح استفاده می‌شوند که یکی از فناوری‌های قدیمی برای این نوع کاربردها محسوب می‌شوند. از سوی دیگر انواع فلزات مقاوم به خوردگی خصوصاً آلیاژهای آهنی دارای نیکل و کروم، نمونه‌هایی از مواد تقویت‌کننده هستند که برای این سازه‌ها استفاده فزاینده‌ای پیدا کرده‌اند.

سیدرحیم کیاحسینی