دراسة حركية تآكل الفولاذ الكربوني في المياه الجوفية باستخدام معادلة أرهينيوس وتأثير درجة الحرارة على عمر خزانات نقل والتخزين المياه في المنطقة الغربية من ليبيا

الملخص

 يرجع استخدام الفولاذ الكربوني في تصنيع خزانات نقل وتخزين المياه في منطقة الجبل الغربي من ليبيا إلى انخفاض تكلفته وامتلاكه خواص ميكانيكية جيدة تجعله مناسبًا من الناحية الهندسية، لذلك يُعد بديلًا اقتصاديًا عن الحديد المجلفن (Galvanized Steel) المقاوم للتآكل. إلا أن هذا النوع من الفولاذ يتعرض لتآكل مستمر عند تعرضه للمياه الجوفية مع تغير درجات الحرارة (ارتفاع درجة الحرارة )، وهو ما تم إثباته من خلال الانخفاض التدريجي في كتلة العينة من (20.20( g إلى (19.75( g خلال خمسة أسابيع عند درجة حرارة 25 ,°C.اعتمد هذا البحث على دراسة سلوك تآكل الفولاذ الكربوني في وسط مائي متمثل في المياه الجوفية، بافتراض أن التفاعل يتبع الرتبة الأولى وأنه تفاعل غير عكوس، حيث تم حساب ثابت معدل التآكل (k) عند درجات حرارة مختلفة تراوحت بين 25 و35°C لتحليل تأثير درجة الحرارة على سرعة التآكل, كما تم رفع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية وفق معادلة أرهينيوس لدراسة تأثير ارتفاع درجات الحرارة، خاصة خلال فصل الصيف ,واعتمدت الدراسة على معادلة أرهينيوس التي تربط بين ثابت التفاعل ودرجة الحرارة، حيث تبين أن معدل التآكل يزداد بزيادة درجة الحرارة، وأن العلاقة بين( lnk)  و( T\1( كانت علاقة خطية، مما يؤكد صحة تطبيق نموذج أرهينيوس على بيانات التآكل. كما تم، باستخدام الطريقة العددية، حساب طاقة التنشيط (Ea) التي تعبر عن الطاقة اللازمة لبدء التفاعل، بالإضافة إلى عامل التردد (A) المرتبط بعدد التصادمات الفعالة بين الجزيئات,وأظهرت النتائج أن زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية تؤدي إلى زيادة ملحوظة في معدل التآكل، كما أن قيمة طاقة التنشيط تعطي مؤشرًا مهمًا على حساسية الفولاذ للتآكل تحت الظروف البيئية المختلفة. وقد بلغت قيمة طاقة التنشيط المحسوبة (29.4( kJ/moL، بينما بلغ عامل التردد                ( A ≈ 1.5×104 g/week),كما تم حساب ثابت معدل التآكل (k) كما هو موضح في الجدول (2), ومن خلال هذه النتائج يمكن الاستنتاج أن عملية التآكل تُعد عملية حرارية تعتمد بصورة مباشرة على الطاقة الحرارية المكتسبة من الوسط المحيط، وأن نتائج الدراسة تساعد في التنبؤ بالعمر التشغيلي لخزانات نقل وتخزين المياه الجوفية المصنوعة من الفولاذ الكربوني.