जंग
जंग किसी भी औद्योगिक संयंत्र या मशीन के लिए सामग्री के चयन में एक प्रमुख कारक है क्योंकि चयनित सामग्री को विभिन्न प्रकार की जंग का प्रतिरोध करना चाहिए जिसका वह सामना करेगी। यह लेख विभिन्न प्रकार की जंग और धातुओं पर उनके प्रभावों पर केंद्रित है।
जंग एक सामग्री का उसके पर्यावरण के साथ बातचीत के कारण होने वाला क्षय है। यह वह प्रक्रिया है जिसमें धातु के परमाणु धातु को छोड़ देते हैं, या यौगिक बनाते हैं, पानी और गैसों की उपस्थिति में। सभी धातु और मिश्र धातु जंग के अधीन हैं। यहां तक कि कीमती धातुएं, जैसे सोना, कुछ वातावरणों में जंग के हमले के अधीन होती हैं।
धातुओं की जंग एक प्राकृतिक प्रक्रिया है। अधिकांश धातुएं अपनी धात्विक अवस्था में थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर नहीं होतीं; वे जंग लगाना चाहती हैं और उन अधिक स्थिर रूपों में लौटना चाहती हैं जो सामान्यतः अयस्कों में पाए जाते हैं, जैसे ऑक्साइड। हालांकि इस जंग को समाप्त नहीं किया जा सकता, इसे नियंत्रित किया जा सकता है।
सामान्य जंग
सामान्य जंग जिसमें पानी और स्टील शामिल होते हैं, आमतौर पर रासायनिक क्रिया के परिणामस्वरूप होती है जहां स्टील की सतह ऑक्सीकृत होती है, लौह ऑक्साइड (जंग) बनाती है। औद्योगिक संयंत्रों में अधिकांश घटक किसी न किसी रूप में लोहे या स्टील (एक लोहे आधारित मिश्र धातु) से बने होते हैं, इसलिए सामान्य जंग का उच्च महत्व है।
सामान्य जंग के खिलाफ सुरक्षा के लिए सामग्री चयन से जुड़े कुछ मानक तरीके शामिल हैं:
- जंग-प्रतिरोधी सामग्रियों का उपयोग जैसे स्टेनलेस स्टील, निकल, क्रोमियम, और मोलिब्डेनम मिश्र धातु। नोट: ध्यान रखें कि जंग की प्रकृति विद्युत रासायनिक होती है, और स्टेनलेस स्टील की जंग प्रतिरोध सतह ऑक्साइड फिल्मों से होती है जो विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में हस्तक्षेप करती हैं।
- रंग और एपॉक्सी जैसे सुरक्षात्मक कोटिंग्स का उपयोग।
- सतह पर धात्विक और गैर-धात्विक कोटिंग्स या लाइनिंग्स का अनुप्रयोग, जो जंग के खिलाफ सुरक्षा करता है, लेकिन सामग्री को उसकी संरचनात्मक शक्ति बनाए रखने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, एक कार्बन स्टील प्रेशर वेसल जिसमें स्टेनलेस स्टील क्लैडिंग एक लाइनर के रूप में है)।
गैल्वैनिक जंग
गैल्वैनिक जंग तब होती है जब दो असमान धातुएं जिनके विभिन्न विद्युत संभावनाएं होती हैं, एक विद्युत संपर्क में एक इलेक्ट्रोलाइट के साथ होती हैं। विभिन्न धातुओं के बीच विद्युत संभावनाओं का अंतर होता है और यह विद्युत धारा प्रवाह के लिए प्रेरक शक्ति के रूप में कार्य करता है जंगकारक या इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से; यह धारा एक धातु की जंग का कारण बनती है। जितना बड़ा संभावनाओं का अंतर, गैल्वैनिक जंग की संभावना उतनी ही अधिक। गैल्वैनिक जंग केवल एक धातु के क्षय का कारण बनती है। कम प्रतिरोधी, अधिक सक्रिय धातु, एनोडिक (नकारात्मक) जंग स्थल बन जाती है। मजबूत, अधिक कीमती धातु, कैथोडिक (सकारात्मक) और संरक्षित होती है। यदि कोई विद्युत संपर्क नहीं होता, तो दोनों धातुएं समान रूप से जंगकारी माध्यम द्वारा आक्रमण की जातीं और इसे सामान्य जंग कहा जाता।
विद्युत संभावनाओं के अंतर तालिकाएं बनाई गई हैं जो धातुओं को सबसे सक्रिय, या कम कीमती, से निष्क्रिय, या सबसे कीमती, तक क्रमबद्ध करती हैं।
गैल्वैनिक जंग डिजाइन और सामग्री चयन में विशेष चिंता का विषय है। सामग्री चयन महत्वपूर्ण है क्योंकि विभिन्न धातुएं एक-दूसरे के संपर्क में आ सकती हैं और गैल्वैनिक सेल बना सकती हैं। डिजाइन महत्वपूर्ण है ताकि विभिन्न प्रवाह स्थितियों और परिणामी जंग के क्षेत्रों को कम किया जा सके।
कुछ मामलों में, गैल्वैनिक जंग सहायक हो सकती है। उदाहरण के लिए, यदि जिंक के टुकड़े स्टील के पानी के टैंक के नीचे संलग्न किए जाते हैं, तो जिंक एनोड बन जाएगा, और यह जंग खाएगा। टैंक में स्टील कैथोड बन जाएगा, और यह जंग से प्रभावित नहीं होगा। इस तकनीक को कैथोडिक सुरक्षा के रूप में जाना जाता है। संरक्षित की जाने वाली धातु को कैथोड बनने के लिए मजबूर किया जाता है, और यह अन्य धातु की तुलना में बहुत धीमी गति से जंग खाएगी, जिसका उपयोग बलिदानी एनोड के रूप में किया जाता है।
स्थानीयकृत जंग
स्थानीयकृत जंग को एक धातु की सतह पर छोटे क्षेत्रों या क्षेत्रों में जंग द्वारा धातु के चयनात्मक हटाने के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक जंगकारी वातावरण, आमतौर पर एक तरल के संपर्क में होता है। यह आमतौर पर तब होता है जब छोटे स्थानीय स्थलों पर मूल सतह के बाकी हिस्से की तुलना में बहुत अधिक दर पर हमला किया जाता है। स्थानीयकृत जंग तब होती है जब जंग अन्य विनाशकारी प्रक्रियाओं जैसे तनाव, थकान, क्षरण, और अन्य रासायनिक हमले के रूपों के साथ काम करती है। स्थानीयकृत जंग तंत्र किसी भी एक विनाशकारी प्रक्रिया से अधिक नुकसान पहुंचा सकते हैं। स्थानीयकृत जंग के कई अलग-अलग प्रकार हैं। पिटिंग, तनाव जंग क्रैकिंग, क्लोराइड तनाव जंग, कास्टिक तनाव जंग, प्राथमिक पक्ष तनाव जंग, हीट एक्सचेंजर ट्यूब डेंटिंग, क्षय, और अंतरग्रैणुलर हमला जंग, कुछ नाम हैं।
तनाव-जंग क्रैकिंग
सबसे गंभीर धातुकर्म समस्याओं में से एक और जो बिजली उत्पादन उद्योग में एक प्रमुख चिंता का विषय है, वह है तनाव-जंग क्रैकिंग (SCC)। SCC एक प्रकार की अंतरग्रैणुलर हमला जंग है जो अनाज की सीमाओं पर तन्य तनाव के तहत होती है। यह तनाव के रूप में फैलता है जो दरारें खोलता है जो जंग के अधीन होती हैं, जो फिर और अधिक जंग खाती हैं, धातु को और अधिक दरार के कारण कमजोर करती हैं। दरारें अंतरग्रैणुलर या ट्रांसग्रैणुलर पथों का अनुसरण कर सकती हैं, और अक्सर दरार शाखा की प्रवृत्ति होती है।
दरारें लगभग तन्य तनाव की दिशा के लंबवत बनती और फैलती हैं, तनाव स्तरों पर जो उस सामग्री को तोड़ने के लिए आवश्यक होते हैं जब जंगकारी वातावरण अनुपस्थित होता है। जैसे-जैसे दरारें सामग्री में और अधिक गहराई तक प्रवेश करती हैं, यह अंततः सामग्री के सहायक क्रॉस सेक्शन को ओवरलोड से संरचनात्मक विफलता के बिंदु तक कम कर देती है।
तनाव जो दरार का कारण बनते हैं, अवशिष्ट ठंडे कार्य, वेल्डिंग, पीसने, थर्मल उपचार, या सेवा के दौरान लागू तनावों से उत्पन्न होते हैं; लागू तनाव तन्य होना चाहिए (संपीड़न के विपरीत)।
SCC उन धातुओं में होती है जो एक ऐसे वातावरण के संपर्क में होती हैं जहां, यदि तनाव मौजूद नहीं होता या बहुत कम स्तर पर होता, तो कोई क्षति नहीं होती। यदि संरचना, समान तनावों के अधीन, एक अलग वातावरण (उस सामग्री के लिए गैर-जंगकारी) में होती, तो कोई विफलता नहीं होती। बिजली उत्पादन उद्योग में SCC के उदाहरण हैं स्टेनलेस स्टील पाइपिंग सिस्टम और स्टेनलेस स्टील वाल्व स्टेम्स में दरारें।
SCC को रोकने के सबसे प्रभावी साधन हैं:
- उचित डिजाइन।
- तनाव को कम करना।
- महत्वपूर्ण पर्यावरणीय प्रजातियों जैसे हाइड्रॉक्साइड, क्लोराइड, और ऑक्सीजन को हटाना।
- हीट एक्सचेंजर्स में स्थिर क्षेत्रों और दरारों से बचना जहां क्लोराइड और हाइड्रॉक्साइड केंद्रित हो सकते हैं।
निम्न मिश्र धातु वाले स्टील्स उच्च मिश्र धातु वाले स्टील्स की तुलना में SCC के प्रति कम संवेदनशील होते हैं, लेकिन वे क्लोराइड आयनों वाले पानी में SCC के अधीन होते हैं। हालांकि, निकल-आधारित मिश्र धातु क्लोराइड या हाइड्रॉक्साइड आयनों से प्रभावित नहीं होते।
तनाव-जंग क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोधी एक निकल-आधारित मिश्र धातु का उदाहरण है इनकोनेल। इनकोनेल 72% निकल, 14-17% क्रोमियम, 6-10% लौह, और मैंगनीज, कार्बन, और तांबे की छोटी मात्रा से बना होता है।
क्लोराइड तनाव जंग
क्लोराइड तनाव जंग एक प्रकार की अंतरग्रैणुलर जंग है और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में तन्य तनाव के तहत ऑक्सीजन, क्लोराइड आयनों, और उच्च तापमान की उपस्थिति में होती है।
यह माना जाता है कि यह अनाज की सीमाओं के साथ क्रोमियम कार्बाइड जमा के साथ शुरू होता है जो धातु को जंग के लिए खोल देता है। इस प्रकार की जंग को पर्यावरण में ऑक्सीजन और क्लोराइड आयनों की कम सामग्री बनाए रखने और निम्न कार्बन स्टील्स के उपयोग से नियंत्रित किया जाता है।
कास्टिक तनाव जंग
विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए इनकोनेल की व्यापक योग्यता के बावजूद, इनकोनेल ट्यूबिंग के साथ कई जंग समस्याएं उत्पन्न हुई हैं। कास्टिक तनाव जंग क्रैकिंग के प्रति बेहतर प्रतिरोध इनकोनेल को 620°C से 705°C पर गर्मी उपचारित करके दिया जा सकता है, जो पूर्व समाधान उपचार तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन इनकोनेल के साथ देखी गई अन्य समस्याओं में क्षय, ट्यूब डेंटिंग, पिटिंग, और अंतरग्रैणुलर हमला शामिल हैं।
सारांश
इस अनुभाग में महत्वपूर्ण जानकारी का सारांश नीचे दिया गया है:
जंग सारांश
- जंग एक धातु का प्राकृतिक क्षय है जिसमें धात्विक परमाणु धातु को छोड़ देते हैं या पानी या गैसों की उपस्थिति में यौगिक बनाते हैं। सामान्य जंग को जंग-प्रतिरोधी सामग्रियों के उपयोग और सुरक्षात्मक कोटिंग्स और लाइनर्स के जोड़ द्वारा कम किया जा सकता है।
- गैल्वैनिक जंग तब होती है जब असमान धातुएं इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति में विभिन्न विद्युत संभावनाओं पर होती हैं। गैल्वैनिक जंग को सावधानीपूर्वक डिजाइन और सामग्री के चयन, और बलिदानी एनोड्स के उपयोग द्वारा कम किया जा सकता है।
- स्थानीयकृत जंग अन्य विनाशकारी बलों जैसे तनाव, थकान, और अन्य रासायनिक हमलों की उपस्थिति में विशेष रूप से हानिकारक हो सकती है।
- तनाव-जंग क्रैकिंग अनाज की सीमाओं पर तन्य तनाव के तहत होती है। यह तनाव के रूप में फैलता है जो दरारें खोलता है जो जंग के अधीन होती हैं, अंततः धातु को विफलता तक कमजोर करती हैं। SCC को कम करने के प्रभावी साधन हैं 1) उचित डिजाइन, 2) तनाव को कम करना, 3) जंगकारी एजेंटों को हटाना, और 4) क्लोराइड और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता वाले क्षेत्रों से बचना।
- क्लोराइड तनाव जंग ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स में तन्य तनाव के तहत ऑक्सीजन, क्लोराइड आयनों, और उच्च तापमान की उपस्थिति में होती है। इसे पर्यावरण में ऑक्सीजन और क्लोराइड आयनों को हटाकर और निम्न कार्बन स्टील्स के उपयोग से नियंत्रित किया जाता है।
- इनकोनेल के उपयोग के साथ होने वाली समस्याओं में कास्टिक तनाव जंग क्रैकिंग, क्षय, ट्यूब डेंटिंग, पिटिंग और अंतरग्रैणुलर हमला शामिल हैं। इनकोनेल की कास्टिक तनाव जंग क्रैकिंग के प्रति प्रतिरोध को गर्मी उपचारित करके सुधारा जा सकता है।
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