ويوجد في المحيطات موارد طبيعية وفيرة، وليس لتنميتها أهمية اقتصادية كبيرة فحسب، بل تعكس أيضاً القدرات التكنولوجية والبحثية للبلد. ومع تزايد كثافة التنمية البحرية، يزداد عدد المنشآت الصناعية البحرية، مثل خطوط أنابيب النفط تحت سطح البحر، ومنصات الحفر في أعماق البحار، والجسور البحرية، عاماً بعد عام. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب الظروف القاسية المسببة للتآكل في البيئة البحرية في تآكل شديد للمكونات المعدنية البحرية. ووفقًا للإحصائيات، بلغت الخسائر الاقتصادية الناجمة عن التآكل في جميع أنحاء العالم في عام 2016 ما يعادل 3.41 تيرابايت 3 تيرابايت من الناتج المحلي الإجمالي العالمي، حيث تمثل الهياكل البحرية ثلث هذه الخسائر. ولذلك، فإن فهم خصائص التآكل البحري واختيار الطرق المناسبة لحماية المكونات المعدنية البحرية له قيمة اقتصادية كبيرة بشكل خاص.

خصائص تآكل البيئة البحرية

تحتوي مياه البحر على كمية كبيرة من الملح، مما يجعلها محلول إلكتروليت ممتاز ذو موصلية كهربائية عالية. ونتيجة لذلك، تتعرض الهياكل المعدنية المعرضة لهذه البيئة للتآكل الشديد. يمكن تصنيف بيئات التآكل البحري إلى عدة مناطق بناءً على الخصائص الفريدة للبيئة البحرية:

الكسوة بالليزر التكنولوجيا

تطبيق تقنية التكسية بالليزر في الحماية من التآكل البحري

يتميز الفولاذ S355، الذي يشيع استخدامه في البيئات البحرية، بخصائص ميكانيكية مماثلة للفولاذ Q345. وتتعرض الهياكل المصنوعة من فولاذ S355 للتآكل في البيئات البحرية. من خلال تطبيق طبقة الكسوة المركبة من Al-Ni-TiC-CeO2 على سطح الفولاذ S355، أظهرت النتائج التجريبية أنه مع سرعة مسح الكسوة 7.5 مم/ثانية، يمكن تحقيق معدل تخفيف أقل من 5%. تكشف منحنيات الاستقطاب للعينات ذات سرعات مسح الكسوة المختلفة (6، 7، 7، 7.5، 8 مم/ثانية) أن العينة المكسوة بسرعة 7 مم/ثانية تتمتع بأعلى مقاومة للتآكل، مما يدل على إمكانية تآكل ذاتي أعلى وكثافة تيار تآكل ذاتي أقل. بالمقارنة مع الفولاذ S355 غير المعالج، يُظهر الفولاذ المكسو مقاومة تآكل معززة بشكل ملحوظ. لا تحسن طبقة الكسوة المركبة من Al-Ni-TiC-CeO2 من مقاومة التآكل للمادة الأساسية فحسب، بل تعزز أيضًا من مقاومة التآكل والصلابة، مما يزيد بشكل كبير من عمر خدمة المادة.

في المناطق الساحلية، تتعرض مكابس الرفع الهيدروليكية ذات البوابات المائية في المناطق الساحلية إلى منطقة الرذاذ ومنطقة المد والجزر، حيث تكون ظروف التآكل شديدة. غالبًا ما تعاني تقنيات المعالجة السطحية التقليدية مثل الرش باللهب والرش بالبلازما من المسامية العالية وضعف قوة الترابط. وعلى النقيض من ذلك، يمكن للتكسية بالليزر باستخدام مساحيق سبائك الحديد أو النيكل أو الكوبالت أن تحسن من مقاومة قضبان المكبس للتآكل، مع إمكانية أن تحل هذه التقنية محل طرق الطلاء التقليدية بالنيكل والكروم كحل جديد للحماية من التآكل.

في محطات الطاقة النووية، تكون دفاعات مضخات مياه البحر في محطات الطاقة النووية عرضة للتآكل والتآكل التجويفي عند غمرها في مياه البحر. ولمعالجة هذه المشكلة، تم استخدام ثلاثة أنواع من مساحيق تكسية السبائك لتحسين مقاومة التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ 316. وأظهرت النتائج أنه عندما احتوت مساحيق السبائك على نسبة عالية من الكروم والنيكل العالي، خففت الطبقة المكسوة التي تتكون من الأوستينيت مع كمية صغيرة من المارتينسيت بشكل كبير من مشاكل التآكل التي تواجهها الدفاعات.

وبشكل عام، يمكن تكييف مساحيق السبائك مع بيئة التآكل المحددة للمكونات المعدنية لتحسين مقاومتها للتآكل. على سبيل المثال، يمكن استخدام مواد الفولاذ المقاوم للصدأ في منطقة الغلاف الجوي البحري، بينما يمكن إضافة مساحيق النيكل ذات المكونات المقاومة للتآكل لاستخدامها في مناطق الرذاذ أو مناطق المد والجزر لتعزيز قدرة المواد على التكيف في هذه المناطق.

عيوب الكسوة بالليزر التكنولوجيا

خشونة السطح: قد يكون للطبقة المكسوة سطح خشن، مما يتطلب تصنيع آلي إذا كانت الطبقة المكسوة ذات سطح خشن إذا كانت الطبقة السطحية حرجة للتطبيق.

الاتساق والاستقرار: قد لا يفي تجانس الطبقة المكسوة واستقرار المنتج والمعدات الداعمة بمتطلبات الإنتاج الصناعي.

ثغرات البحث النظري: لا توجد بحوث منهجية كافية حول تصلب السبائك، والتغيرات الداخلية للمواد، ومجال درجة حرارة الطبقة المكسوة.

خاتمة

مع تعمق الاستكشاف البشري للمحيطات، سيتم استخدام المزيد من المعدات والمكونات المعدنية في البيئات البحرية. ومن الأهمية بمكان فهم خصائص التآكل البحري وتطوير طرق حماية فعالة. يمكن تطبيق تكنولوجيا التكسية بالليزر لإنتاج طبقات تكسية من السبائك المقاومة للتآكل للمكونات المعدنية، مما يلعب دوراً لا غنى عنه في الحماية البحرية من التآكل في المستقبل. ستستمر هذه التكنولوجيا في المساهمة بشكل كبير في حماية البنية التحتية البحرية والنهوض بالهندسة البحرية.