تعد الأملاح القابلة للذوبان التي تترك على السطح قبل الطلاء أحد الأسباب الرئيسية لفشل الطلاء قبل الأوان. وعلى الرغم من أن هذه الملوثات غالبًا ما تكون غير مرئية، إلا أنها يمكن أن تقلل بشكل كبير من عمر الطلاء وتزيد من تكاليف الصيانة.
تجذب هذه الأملاح الرطوبة، وتسهم في حدوث تآكل تحت الطبقة، وقد تتسبب في ظهور فقاعات أو فقدان الالتصاق بعد الطلاء. ونظرًا لأن طرق التحضير الشائعة للأسطح، مثل السفع الكاشطة أو التنظيف باستخدام الأدوات الكهربائية، لا تزيل الأملاح القابلة للذوبان بشكل موثوق، فإن إجراء فحص قبل الطلاء غالبًا ما يكون أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الجيد للطلاء على المدى الطويل.
يقوم ثلاثة مفتشين مختلفين باختبار نفس السطح الفولاذي المعالج بالسفع باستخدام طريقة بريسل. أبلغ أحدهم عن قراءة تبلغ 22 ميكروسيمنس/سم، وأبلغ آخر عن 28 ملغ/م²، بينما أبلغ الثالث عن 2.5 ميكروغرام/سم². ويعتقد الثلاثة جميعًا أن السطح مقبول. فمن منهم على صواب؟
مثل هذه الحالات شائعة لأن اختبار الأملاح القابلة للذوبان غالبًا ما يُساء فهمه. فطريقة بريسل لا تقيس كمية الملح الموجودة على السطح بشكل مباشر، بل تقتصر على توجيه المفتشين إلى طريقة لجمع العينات من السطح. ويجب اتباع معايير وحسابات أخرى للحصول على نتائج ذات مغزى من هذه العينات.
ومما يزيد من الارتباك أن بعض طرق الاختبار تقيس تركيز أيونات الأملاح الفردية على السطح. ورغم أن هذه الطرق تختبر هي الأخرى تلوث السطح، إلا أنها تُظهر قيمة مختلفة تمامًا، ولا يمكن مقارنتها مباشرةً بنتائج اختبار الموصلية.
لضمان الحصول على نتائج متسقة وذات مغزى، من المهم أن تفهم جميع الأطراف المعنية المعايير ذات الصلة، والوحدات المستخدمة في المواصفات، وأفضل الممارسات المتعلقة بقياس الأملاح القابلة للذوبان والإبلاغ عنها.
تعمل المعيارتان ISO 8502-6 و ISO 8502-9 معًا لتوفير طريقة موحدة وقابلة للتكرار لتقييم تلوث الأملاح القابلة للذوبان على أسطح الفولاذ قبل الطلاء.
تحدد المواصفة القياسية ISO 8502-6 كيفية إزالة الأملاح القابلة للذوبان من السطح. يتم وضع حجم محدد من الماء منزوع الأيونات على مساحة سطح معروفة، باستخدام رقعة أو خلية، من أجل إذابة الملوثات القابلة للذوبان في الماء.
يتم سحب الماء منزوع الأيونات إلى داخل الرقعة وخارجها، ثم يُترك لمدة محددة، قبل إزالته لإجراء الاختبار.
تتوافق كل من ضمادة DeFelsko PosiPatch والضمادة اللاصقة والضمادة اللاصقة المصنوعة من اللاتكس مع معيار ISO 8502-6.
تحدد المواصفة القياسية ISO 8502-9 كيفية تقييم المحلول المستخلص. ويتم قياس موصلية المحلول باستخدام مقياس موصلية مزود بتعويض درجة الحرارة.
يتم حساب الكثافة السطحية للملح باستخدام قيمة الموصلية المعروفة لأنواع الملح المختلفة، وحجم الماء المستخدم في الاختبار، ومساحة السطح التي تلامسها المياه.
يتوافق المسبارSST PosiTector SST مع معيار ISO 8502-9، ويوجه المستخدمين خلال طرق الاختبار المنصوص عليها في المعيارين ISO 8502-6 و8502-9.
ملخص: تحدد المواصفة القياسية ISO 8502-6 طريقة استخلاص الأملاح؛ بينما تحدد المواصفة القياسية ISO 8502-9 طريقة تحويل الموصلية إلى قيمة قابلة للمقارنة للتلوث السطحي.
الملح هو فئة واسعة من المركبات الكيميائية الطبيعية، التي يمكن أن تتمتع بخصائص وقيم توصيلية مختلفة. وعادةً ما يحتوي السطح المراد طلاؤه على مزيج من أنواع مختلفة من الأملاح، يمكن أن يكون لكل منها تأثير مختلف على التوصيلية.
لا تحدد الطريقة الموضحة في المعيارين ISO 8502-6 و ISO 8502-9 التركيب المحدد للأملاح الموجودة على السطح. بل يفترض الحساب وجود نمط تلوث يستند إلى مياه البحر. وقد اقترح مقال مؤثر لـ «آكي بريسل» (الذي سُميت الطريقة باسمه) استخدام ثابت موصلية قدره 5 كجم·م⁻²·ثانية⁻¹. وقد تم اشتقاق هذه القيمة مباشرة من العلاقة بين الموصلية والكتلة الإجمالية للملح المذاب في مياه البحر، والتي تُستخدم كنموذج مرجعي لتلوث الملح القابل للذوبان. ونظرًا لأن بقايا مياه البحر وأملاح الطرق الداخلية/البحرية هي المصادر الرئيسية للتلوث، فإن هذا الافتراض يظل صالحًا للغالبية العظمى من التطبيقات.
وقد تم اقتراح ثوابت أخرى استنادًا إلى افتراضات بأن السطح يحتوي على نوع واحد فقط من الأملاح (مثل NaCl) أو أيون معين (مثل Cl⁻). ويتم تحديد هذه البدائل أحيانًا لتطبيقات معينة أو لأغراض المقارنة، لكن المعيار ISO 8502-9 يحدد ثابتًا قدره 5 كجم·م⁻²·ثانية⁻¹ لإعداد الأسطح الصناعية بشكل عام.
للإجابة على هذا السؤال، يجب أن ننظر at هذه الأملاح. ففي الغالبية العظمى من مشاريع الطلاء، لا يهم التركيب الأيوني المحدد للأملاح لأنه يتسم بالثبات المتوقع. وتنبع معظم حالات تلوث الهياكل الفولاذية بالأملاح القابلة للذوبان من مصدرين رئيسيين: air البحري air إزالة الجليد. ويمكن للأملاح المحمولة جواً من المحيط أن تنتقل لمسافات طويلة نحو الداخل، كما تُعالج الطرق والجسور في كثير من الأحيان باستخدام ملح الصخور. ويؤدي كلا المصدرين إلى ترسب مزيج من الأملاح يغلب عليه كلوريد الصوديوم (NaCl).
ونظرًا لأن هذين المصدرين يمثلان الغالبية العظمى من التلوث السطحي، فإن تركيبة الأيونات على سطح الفولاذ نادرًا ما تكون غامضة — فهي دائمًا تقريبًا مزيج غني بالكلوريد يشبه مياه البحر. وهذا التناسق هو بالضبط السبب في نجاح حساب ISO 8502-9: فهو يفترض وجود مزيجstandard من الأملاح (استنادًا إلى مياه البحر) يعكس الواقع في معظم مشاريع الطلاء الصناعية.
ومع ذلك، هناك استثناءات لا يتطابق فيها مصدر التلوث مع هذه المواصفات. وفي هذه الحالات، قد يكون اختبار الموصلية العام مضللاً. فعلى سبيل المثال، قد تتلوث الهياكل القريبة من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم أو منشآت المعالجة الكيميائية بالكبريتات أو النترات بدلاً من الكلوريدات. بالإضافة إلى ذلك، إذا تم غسل سطح ما بمنظفات عالية التوصيلية أو مثبطات الصدأ، فقد يُظهر اختبار التوصيلية نتيجة "فشل" بسبب بقايا المنظف غير الضارة بدلاً من وجود أملاح التآكل الضارة. في هذه السيناريوهات المحددة، لا يمكن لاختبار التوصيلية العام التمييز بين الكلوريد الخطير وبقايا المنظف غير الضارة، ويكون من الضروري استخدام طرق خاصة بالأيونات (مثل أنابيب المعايرة).
في حين أن نوع الأيون يلعب دوراً رئيسياً في التآكل الكيميائي، فإن التركيز الكلي هو الذي يتسبب في ظهور الفقاعات الفيزيائية.
التآكل الكيميائي: تهاجم أيونات معينة الفولاذ بدرجات متفاوتة من العدوانية. فالكلوريدات هي أيونات صغيرة عالية الحركة تخترق طبقة الأكسيد السلبية للفولاذ، مما يؤدي إلى تآكل نقطي سريع. أما الكبريتات، الشائعة في المناطق الصناعية، فتتفاعل مع الفولاذ لتشكل نواتج تآكل تتوسع وتؤدي إلى تشقق الطلاء من الأسفل. من وجهة نظر التآكل البحتة، تعتبر كمية معينة من الكلوريد أكثر خطورة على الفولاذ من نفس الكمية من ملح أقل عدوانية (مثل الكربونات).
التآكل المادي (التقرح التناضحي) على النقيض من ذلك، فإن التقرح التناضحي ناتج عن التركيز وليس عن التفاعلات الكيميائية. فالأملاح القابلة للذوبان المتبقية تحت الطبقة الطلاءية لها خاصية امتصاص الرطوبة، وتقوم بسحب الرطوبة عبر طبقة الطلاء شبه المنفذة عن طريق التناضح. وتُحدد قوة هذا السحب (الضغط التناضحي) بتركيز الجزيئات المذابة، بغض النظر عن نوع الأيونات الموجودة. لذلك، تشير قراءة الموصلية العالية إلى تركيز عالٍ من الأملاح المذابة ومخاطر عالية بالتقرح، حتى لو لم تكن الأيونات الموجودة عدوانية كيميائيًا.
نظرًا لأن تكوّن الفقاعات التناضحية يتأثر بالتركيز الكلي، فإن طريقة ISO 8502-9 تُعد مؤشرًا ممتازًا لتقدير مخاطر تكوّن الفقاعات بغض النظر عن نوع الملح.
Furthermore, it acts as a conservative safety net for corrosion. If the total conductivity is low enough to meet a strict specification (e.g., < 20 mg/m²), the concentration of any individual aggressive ion within that mix must intrinsically be even lower. By limiting the total salt level, the standard effectively limits the aggressive ions without requiring complex, expensive, and slow chemical analysis in the field. This "catch-all" approach ensures that if a surface passes the Bresle test, it is generally safe for coating.
عادةً ما يتم الإبلاغ عن نتائج الأملاح القابلة للذوبان بإحدى الطرق الثلاث التالية:
عادةً ما تتضمن مواصفات المشروع معايير القبول بإحدى هذه الوحدات. ومن الضروري فهم ما تمثله كل وحدة، ومعرفة التحويلات الممكنة، من أجل تفسير نتائج الاختبار والإبلاغ عنها بشكل صحيح
تعد الموصلية الكهربائية أبسط قيمة يتم الإبلاغ عنها عند إجراء الاختبار باستخدام طريقة بريسل. وبعد إجراء عملية الاستخلاص المحددة في المعيار ISO 8502-6، يمكن قياس سائل الاستخلاص باستخدام مقياس الموصلية الكهربائية، مما يعطي نتيجة بوحدة µS/cm أو أي وحدة مكافئة.
وعادةً ما تستند المواصفات إلى الحد الأقصى لتركيز الأملاح التي يمكن أن تتواجد على السطح، معبَّرًا عنه بوحدة كثافة سطحية. ويتطلب تحويل قراءات الموصلية إلى كثافة سطحية إجراء حسابات باستخدام حجم العينة المأخوذة ومساحة الاختبار وموصلية الملح الموجود على السطح.
ملاحظة: تتطلب بعض المواصفات قياسات خاصة بالأيونات (g تركيز الكلوريد بوحدة جزء في المليون). ولا يمكن حساب هذه القياسات من قراءات الموصلية، لذا يجب استخدام طرق اختبار أخرى.
لحساب الكثافة السطحية للأملاح القابلة للذوبان (ρA)بوحدةملغ/م²، تنص المواصفة ISO 8502-9 على المعادلة التالية:
ρA = c × 10² × V × Δγ / A
يتم تحديد اثنين من هذه المعلمات (V و A) بناءً على تفاصيل إجراءات الاختبار والأدوات المستخدمة، وقد تختلف باختلاف الشركة المصنعة والطراز. أما ∆γ فهي النتيجة التي يتم الحصول عليها من مقياس الموصلية.
كما تمت مناقشته أعلاه (انظر: كيف تحدد المواصفة ISO 8502-9 نوع الملح الموجود على السطح؟)، فإن الثابت c يعتمد على الطبيعة المفترضة للملح الموجود على السطح الخاضع للاختبار. وتوصي المواصفة ISO 8502-9 باستخدام قيمة 5 كجم·م⁻²·ثانية⁻¹ لتمثيل standard من الأملاح الشائعة على الأسطح.
حساب نموذجي:
بيانات الاختبار:
• قراءة الموصلية (Δγ): 20 µS/cm
• حجم الاستخراج (V): 3 مل
• مساحة الاختبار (A): 12.5 سم² = 1250 مم²
الافتراضات:
ثابت الموصلية الأيونية (c): 5 كجم·م⁻²·ثانية⁻¹
تطبيق الصيغة:
ρA=(c ⋅〖 10〗^2⋅ V ⋅ ∆γ)/A=(5 ⋅ 100 ⋅ 3 ⋅ 20)/1250
= 30000/1250 = 24 mg /m2
التفسير:
إذا كانت مواصفات المشروع تسمح بحد أقصى قدره 50مجم/م² قبل الطلاء، فإن هذا السطح يكون مطابقًا للمواصفات. أما إذا كانت المواصفات 20مجم/م²، فإن هذا السطح يكون غير مطابق للمواصفات.
ملاحظة: يمكن لأجهزة قياس الموصلية الحديثة المصممة لإجراء اختبارات طريقة بريسل، مثل جهازSST إجراء الحسابات الموضحة أعلاه تلقائيًا. ومن خلال إدخال حجم العينة ومساحة الاختبار ونوع الملح المفترض أثناء الإعداد، سيقوم الجهاز تلقائيًا بعرض كل من الموصلية (µS/cm) وكثافة الملح (mg/m² أوµg/cm²) فور إجراء الاختبار.
عادةً ما يتم تحديد كثافة الأملاح القابلة للذوبان على السطح والإبلاغ عنها بوحدتين مختلفتين: ملغ/م²وميكروغرام/سم². تقيس هاتان الوحدتان كتلة الملح لكل وحدة مساحة، ولكن at . ومثل المتر والسنتيمتر، يمكن التحويل بين هاتين الوحدتين باستخدام معامل ضرب بسيط.
للتحويل بين الوحدات، اضرب أو اقسم على عشرة:
بالنسبة للحساب النموذجي أعلاه، إذا كان من الضروري الإبلاغ عن النتائج بوحدةµg/cm²، فما عليك سوى القسمة على 10 للحصول على النتيجة النهائية وهي 2.4µg/cm².
هل تتذكرون المفتشين الثلاثة الذين ذكرناهم سابقًا؟ كان كل منهم يعتقد أن السطح يتوافق مع المواصفات، رغم أن كل واحد منهم قدم تقريره بوحدات قياس مختلفة: 22 ميكروسيمنس/سم، و28ملغ/م²، و2.5ميكروغرام/سم².
وبفضل الفهم الجيد لهذه الوحدات الثلاث المختلفة، يمكننا إجراء الحسابات لتسهيل مقارنة هذه القيم. وبعد التأكد من أن المفتش الأول استخدم 3 مل من سائل الاستخلاص وخلية اختبار تبلغ مساحتها 1250مم²، يمكننا حساب كثافة سطحية تبلغ 26.4ملغ/م². أما بالنسبة للمفتشة الثالثة، فيمكننا ضرب نتيجتها في 10 لتحويلها إلى 25ملغ/م².
لدينا الآن ثلاث قراءات بنفس الوحدات: 26.4مجم/م²، و28مجم/م²، و25مجم/م². تقع هذه القراءات الثلاث ضمن نطاق التباين الطبيعي للقراءات، وعند مقارنتها بمواصفات المشروع البالغة 50مجم/م²، يمكن للمفتشين الثلاثة أن يتفقوا بشكل صحيح على أن السطح مطابق للمواصفات وجاهز للطلاء.
بالإضافة إلى طريقة الاختبار والحساب، هناك عدة عوامل يمكن أن تؤثر على نتائج الاختبار. ومن المهم أن يفهم المفتش كيفية تأثير هذه العوامل على نتائج القياس، وأن يحافظ على الاتساق بين الاختبارات، وأن يبلغ عن أي انحرافات عن standard .
تتمثل الخطوة الأولى عند إجراء اختبار بطريقة بريسل في أخذ قياس فارغ أو قياس الخلفية لتصحيح أي تلوث موجود في الماء أو المعدات، وليس من السطح نفسه.
وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة، قم بقياس موصلية الماء منزوع الأيونات المستخدم قبل إجراء الاختبار. وبعد تسجيل هذه القراءة، يجب طرح قراءة الاختبار الفارغ من قراءة الموصلية النهائية لقياس التغير في موصلية الماء بعد ملامسته للسطح (∆γ = الموصلية بعد الاختبار – موصلية الاختبار الفارغ).
عادةً ما تُعتبر نتيجة الاختبار الأولية التي تبلغ 5 ميكروسيمنس/سم أو أقل مقبولةً لإجراء الاختبار. وفي حالة ظهور نتائج أعلى من ذلك، يجب شطف مقياس الموصلية وأدوات الاختبار بالماء المُزيل الأيونات، أو استخدام زجاجة جديدة من الماء المُزيل الأيونات.
يعمل توحيد درجة الحرارة على تعويض تأثير درجة الحرارة على قراءات الموصلية، مما يتيح مقارنة النتائج بدقة واتساق. تزداد الموصلية الكهربائية مع ارتفاع درجة الحرارة لأن الأيونات تتحرك بحرية أكبر في المحاليل الأكثر دفئًا.
للتخلص من هذا التأثير، يتم معايرة قياسات الموصلية المستخدمة في اختبار الأملاح القابلة للذوبان عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، وفقًا لما تنص عليه المعايير مثل ISO 8502-9. وعادةً ما يتم إجراء هذا التعديل تلقائيًا بواسطة الجهاز باستخدام مستشعر درجة حرارة مدمج وخوارزمية تصحيح.
يمكن أن تؤثر مدة بقاء الماء على السطح على كمية وأنواع الأملاح المستخرجة. يوصي معظم مصنعي الأجهزة بفترة بقاء مدتها دقيقتان باعتبارها توازنًا جيدًا بين الجانب العملي وكفاءة الاستخراج. وتقدم المعايير الفردية توصيات مختلفة بشأن المدة التي ينبغي تخصيصها لاستخراج الأملاح القابلة للذوبان. لم تكن المواصفة القياسية ISO 8502-9 تتطلب في السابق فترة بقاء محددة؛ لكن المراجعة الأحدث لعام 2020 تحدد فترة بقاء at 10 دقائق. وتوصي معايير دولية أخرى (مثل دليل SSPC 15) بفترات بقاء لا تزيد عن 90 ثانية.
من المهم استخدام نفس مدة البقاء عند إجراء اختبارات متعددة، ومقارنة النتائج فقط بين الاختبارات التي أجريت بفترات بقاء متشابهة. يرجى الرجوع إلى مواصفات العمل أو standard لتحديد ما إذا كان ينبغي استخدام مدة بقاء محددة، أو التشاور مع الأطراف المعنية للتوصل إلى اتفاق بشأن مدة البقاء قبل إجراء الاختبار، لا سيما عندما يقوم عدة مفتشين بمقارنة نتائج الاختبار.
بعد إجراء الاختبار بشكل صحيح وحساب كثافة السطح، يجب مقارنة النتائج بمعايير القبول. لا تحدد المواصفات القياسية ISO 8502-6 و 8502-9 مستوى الملح المقبول على السطح؛ بل يتم تحديد هذه الحدود من خلال مواصفات المشروع أو متطلبات الأداء للطلاء الذي يتم تطبيقه. لا يوجد حد عالمي للقبول أو الرفض بالنسبة للأملاح القابلة للذوبان. تعتمد المستويات المقبولة على بيئة الخدمة ونظام الطلاء وطريقة تحضير السطح ومواصفات المشروع.
العوامل التي تحدد مستويات الملوحة المقبولة
تتجنب المعايير عمداً استخدام عتبات ثابتة، وتضع على عاتق المواصفات مسؤولية تحديد حدود القبول.
أمثلة توضيحية فقط. يرجى دائمًا التحقق من متطلبات المشروع المحددة بالرجوع إلى وثائق العقد الحالية وصحائف بيانات الشركة المصنعة قبل الشروع في العمل.
الحدود النموذجية وفقًا لمعايير الصناعة
معايير المنظمة البحرية الدولية (IMO) PSPC ( خزانات مياه الصابورة - الإنشاءات الجديدة) — 50ملغ/م² ( 5ميكروغرام/سم²)
ISO 12944-9 (المنشآت البحرية والبحرية - بيئات C5/CX) — 20ملغ/م² (2ميكروغرام/سم²)
النفط والغاز (g أرامكو) الانغماس الحرج / خدمة البطانة — 20مجم/م² (2ميكروغرام/سم²)
النفط والغاز (g أرامكو) غير الغمر / الجوي — 50مجم/م² (5ميكروغرام/سم²)
الصناعة العامة (جو معتدل - C1-C3) — 80-100مجم/م² (8-10ميكروغرام/سم²)
يتطلب تفسير نتائج اختبار الأملاح القابلة للذوبان فهم ما يقيسه الاختبار وكيفية حساب النتائج والإبلاغ عنها. تقيس طريقة بريسل الموصلية الكهربائية لمحلول مستخلص، وليس الكتلة الفعلية أو تركيب الأملاح الموجودة على السطح. ثم تُحوَّل هذه الموصلية إلى كثافة سطحية باستخدام حجم الاستخلاص ومساحة الاختبار وثابت موصلية مفترض استنادًا إلى خلائط الأملاح النموذجية.
عندما يتم توحيد درجات الحرارة في النتائج بشكل صحيح، والتحقق منها مقارنةً بعينة فارغة نظيفة، وإبلاغها بالوحدات الصحيحة، فإنها توفر مؤشراً موثوقاً وقابلاً للتكرار لتلوث الأملاح القابلة للذوبان. وعند تفسير هذه النتائج في سياق مواصفات المشروع، فإنها تتيح للمفتشين ومعدّي المواصفات والمالكين اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن القبول أو الرفض قبل البدء في الطلاء.
النقاط الرئيسية
• يمكن أن تبقى الأملاح القابلة للذوبان على الأسطح المعدة، وهي سبب شائع لفشل الطلاء قبل الأوان.
تتسبب الأملاح القابلة للذوبان في فشل الطلاء من خلال عمليتين: التآكل الكيميائي والتقرح التناضحي.
• لا تقيس طريقة بريسل كتلة الملح؛ بل تقيس موصلية محلول مستخلص
• تحدد المواصفة القياسية ISO 8502-6 كيفية استخلاص الأملاح القابلة للذوبان من السطح؛ وتحدد المواصفة القياسية ISO 8502-9 كيفية تفسير الموصلية
• يتم الإبلاغ عن نتائج الاختبار عادةً بوحدات كثافة السطح، وليس بتركيب الملح الفعلي أو التركيز الأيوني
• يجب معايرة قيم الموصلية حسب درجة الحرارة والتحقق منها مقابل اختبار فارغ لتكون ذات مغزى
• وحدات الإبلاغ مهمة: تصف وحدة µS/cm الموصلية الكهربائية للمحلول، بينما تصف وحدات mg/m² أو µg/cm² التلوث السطحي
• يتطلب تحويل الموصلية الكهربائية إلى كثافة سطحية افتراضات حول حجم الاستخراج ومساحة الاختبار وتركيب الملح
• لا يوجد حد عالمي للنجاح أو الفشل — يتم تحديد معايير القبول وفقًا لمواصفات المشروع
• عند تفسيرها بشكل صحيح، توفر نتائج اختبار الملح القابل للذوبان مؤشرًا قابلًا للتكرار وموحدًا لنظافة السطح قبل الطلاء
