آیا کلسیم فرمات باعث خوردگی فلزات می‌شود؟

کلسیم فرمات، که به طور گسترده در فرآوری خوراک و عوامل تسریع کننده گیرش بتن استفاده می‌شود، به طور مکرر با تجهیزات فلزی، لوله‌ها و ظروف در تماس است. اینکه آیا فلزات را خورده می‌کند یا خیر، نگرانی کلیدی برای متخصصان صنعت است. در واقع، خوردگی فلزات توسط کلسیم فرمات اجتناب‌ناپذیر نیست، بلکه یک فرآیند پویا است که تحت تأثیر عوامل متعددی مانند غلظت، دما، جنس فلز و رطوبت محیط قرار دارد. درک الگوهای خوردگی آن و اجرای اقدامات حفاظتی هدفمند برای اطمینان از اثربخشی کلسیم فرمات و در عین حال جلوگیری از آسیب به تجهیزات، حیاتی است.

پتانسیل خوردگی کلسیم فرمات ناشی از یون‌های فرمات در ساختار مولکولی آن است که در شرایط خاص، خاصیت خورندگی ضعیف اسیدی از خود نشان می‌دهند. کلسیم فرمات به عنوان نمک کلسیم اسید فرمیک، در محلول آبی اندکی هیدرولیز شده و مقادیر ناچیزی اسید فرمیک تولید می‌کند و pH سیستم را در محدوده ضعیف اسیدی 6.0-7.5 حفظ می‌کند. در حالی که این محیط ضعیف اسیدی بلافاصله خوردگی شدید را ایجاد نمی‌کند، قرار گرفتن طولانی مدت باعث خوردگی آهسته فلزات واکنش‌پذیر می‌شود. داده‌های تجربی نشان می‌دهد که در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، محلول 10% کلسیم فرمات نرخ خوردگی سالانه تقریباً 0.12 میلی‌متر را در فولاد کربن معمولی ایجاد می‌کند. با این حال، در دمای 80 درجه سانتی‌گراد، این نرخ به 0.35 میلی‌متر افزایش می‌یابد و خطر خوردگی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

تفاوت در جنس فلزات، مقاومت آنها را در برابر خوردگی کلسیم فرمات تعیین می‌کند. در میان فلزات رایج، فولاد کربن و چدن بیشترین حساسیت را به خوردگی کلسیم فرمات دارند و به راحتی لایه زنگ قرمز-قهوه‌ای تشکیل می‌دهند که به تدریج کنده می‌شود. فولاد ضد زنگ، به لطف لایه اکسیدی تشکیل شده توسط کروم، مقاومت خوردگی قوی‌تری دارد؛ نرخ خوردگی سالانه فولاد ضد زنگ 304 در محلول کلسیم فرمات در دمای اتاق می‌تواند کمتر از 0.01 میلی‌متر کنترل شود. از سوی دیگر، مس و آلومینیوم در سطح متوسطی قرار دارند؛ تماس طولانی مدت با غلظت‌های بالای کلسیم فرمات می‌تواند باعث کدر شدن سطح یا ایجاد حفره‌های جزئی شود. این ویژگی به ویژه در صنعت فرآوری خوراک مشهود است. شرکت‌هایی که از مخازن ذخیره‌سازی فولاد کربن برای کلسیم فرمات استفاده می‌کنند، اغلب با مشکل خوردگی کف مخزن مواجه می‌شوند، در حالی که تغییر به فولاد ضد زنگ می‌تواند عمر تجهیزات را 3 تا 5 برابر افزایش دهد.

عملکرد خوردگی کلسیم فرمات بسته به سناریوی کاربرد به طور قابل توجهی متفاوت است. در صنعت ساختمان، هنگامی که کلسیم فرمات به عنوان شتاب دهنده بتن استفاده می‌شود، تماس آن با فولاد آرماتور در محیط قلیایی بتن رخ می‌دهد. مقادیر ناچیزی اسید فرمیک تولید شده توسط هیدرولیز توسط قلیایی بودن بتن خنثی می‌شود و از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کند و در عوض با تسریع واکنش هیدراتاسیون، چگالی بتن را افزایش می‌دهد و در نتیجه به طور غیرمستقیم مقاومت زنگ زدگی فولاد را تقویت می‌کند. با این حال، در فرآیند خشک کردن تولید خوراک، پودر کلسیم فرمات به راحتی رطوبت را جذب کرده و در شرایط دمای بالا و رطوبت بالا کلوخه می‌شود و به سطح تجهیزات خشک کن فلزی می‌چسبد و مناطق خوردگی متمرکز با غلظت بالا را تشکیل می‌دهد. در صورت عدم تمیز کردن به موقع، این می‌تواند منجر به خوردگی حفره‌ای در سطح تجهیزات شود.

اقدامات حفاظتی هدفمند می‌تواند به طور موثری خطر خوردگی کلسیم فرمات را کاهش دهد. در مورد انتخاب تجهیزات، برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل کلسیم فرمات، فولاد ضد زنگ گرید 304 یا بالاتر باید در اولویت قرار گیرد، یا تجهیزات فولاد کربن باید با پوشش رزین اپوکسی تیمار شوند. در سناریوهای عملیاتی با دمای بالا، می‌توان از آلیاژهای تیتانیوم برای مقابله با چالش‌های دوگانه خوردگی و دماهای بالا استفاده کرد. از نظر استفاده، محلول کلسیم فرمات نباید برای مدت طولانی در ظروف فلزی باقی بماند. در صورت عدم استفاده، باید به سرعت تخلیه شده و با آب به طور کامل شستشو داده شود. برای کلسیم فرمات پودری، رطوبت محیط ذخیره‌سازی باید زیر 50% کنترل شود تا از جذب رطوبت، کلوخه شدن و خوردگی موضعی جلوگیری شود.

نگهداری و نظارت منظم برای جلوگیری از خوردگی حیاتی است. شرکت‌ها باید یک سیستم بازرسی تجهیزات ایجاد کنند و سطوح قطعات فلزی در تماس با کلسیم فرمات را به صورت هفتگی بررسی کنند. در صورت مشاهده زنگ زدگی، باید آن را سنباده زده و مجدداً با پوشش ضد خوردگی پوشاند. می‌توان پروب‌های نظارت بر خوردگی را بر روی تجهیزات حیاتی نصب کرد تا تغییرات نرخ خوردگی را در زمان واقعی ردیابی کنند. در کاربردهای در مقیاس بزرگ مانند تولید افزودنی خوراک، می‌توان مقدار کمی بازدارنده خوردگی را به سیستم ذخیره‌سازی کلسیم فرمات اضافه کرد. این بازدارنده از طریق جذب، یک لایه محافظ بر روی سطح فلز تشکیل می‌دهد و نرخ خوردگی را بیش از 60% کاهش می‌دهد.

مشکل خوردگی کلسیم فرمات بر روی فلزات اساساً مسئله تطابق خواص مواد با محیط استفاده است. ما نباید ارزش کاربردی آن را کاملاً رد کنیم و نه باید خطرات خوردگی بالقوه را نادیده بگیریم. با انتخاب علمی اجزا، استانداردسازی عملیات و نگهداری منظم آنها، می‌توان یک سیستم سه‌گانه "سازگاری مواد + کنترل محیطی + حفاظت فعال" ایجاد کرد که به کلسیم فرمات اجازه می‌دهد تا به طور هماهنگ با تجهیزات فلزی همزیستی داشته باشد و به این ماده خام شیمیایی مهم اجازه می‌دهد تا نقش ایمن و کارآمدی را در زمینه‌های مختلف ایفا کند.