قیمت لوله جدارچاه میلگرد زنگ زده منبسط شده و بتن را از سطح این تکیه گاه بتن مسلح جدا کرده است. زنگ زدگی با تخریب ابزارها و سازه های آهنی مرتبط است. از آنجایی که زنگ حجم بسیار بیشتری نسبت به جرم منشا آهن دارد، تجمع آن نیز می‌تواند با جدا کردن قطعات مجاور باعث خرابی شود - پدیده‌ای که گاهی اوقات به عنوان "زنگ بسته‌بندی" شناخته می‌شود. علت ریزش پل رودخانه میانوس در سال 1983 بود، زمانی که بلبرینگ ها در داخل زنگ زدند و گوشه ای از دال جاده را از تکیه گاه آن خارج کردند. زنگ عامل مهمی در فاجعه پل نقره ای در سال 1967 در ویرجینیای غربی بود، زمانی که یک پل معلق فولادی در کمتر از یک دقیقه فرو ریخت و در آن زمان 46 راننده و مسافر روی پل کشته شدند. پل Kinzua در پنسیلوانیا در سال 2003 توسط یک گردباد منفجر شد، عمدتاً به این دلیل که پیچ‌های پایه مرکزی که سازه را به زمین نگه می‌داشتند زنگ زده بودند و پل را به تنهایی توسط گرانش لنگر انداخته بود. بتن مسلح نیز در برابر زنگ زدگی آسیب پذیر است. فشار داخلی ناشی از انبساط خوردگی فولاد و آهن پوشش داده شده با بتن می تواند باعث ریزش بتن و ایجاد مشکلات ساختاری شدید شود. یکی از رایج ترین حالت های خرابی پل ها و ساختمان های بتن آرمه است. نمادگرایی فرهنگی زنگ استعاره ای است که معمولاً برای پوسیدگی آهسته به دلیل بی توجهی استفاده می شود، زیرا به تدریج آهن و فلز فولاد مقاوم را به پودر در حال فرو ریختن نرم تبدیل می کند. بخش وسیعی از غرب میانه آمریکا و شمال شرق آمریکا که زمانی تحت تسلط کارخانه‌های ریخته‌گری فولاد، صنعت خودروسازی و سایر تولیدکنندگان بود، کاهش‌های اقتصادی سختی را تجربه کرده‌اند که باعث شده این منطقه به «کمربند زنگ‌زدگی» لقب بگیرد. شیمی پشت زنگ زدن آهن چیست؟ قرار گرفتن آهن (یا آلیاژ آهن) با اکسیژن در مجاورت رطوبت منجر به تشکیل زنگ می شود. این واکنش آنی نیست، به طور کلی در یک بازه زمانی قابل توجهی انجام می شود. اتم های اکسیژن با اتم های آهن پیوند می خورند و در نتیجه اکسیدهای آهن تشکیل می شود. این امر باعث تضعیف پیوندهای بین اتم های آهن در جسم/ساختار می شود. واکنش زنگ زدگی آهن شامل افزایش حالت اکسیداسیون آهن است که با از دست دادن الکترون همراه است. زنگ عمدتاً از دو اکسید مختلف آهن تشکیل شده است که در حالت اکسیداسیون اتم آهن متفاوت است. این اکسیدها عبارتند از: اکسید آهن (II) یا اکسید آهن. حالت اکسیداسیون آهن در این ترکیب +2 و فرمول شیمیایی آن FeO است. اکسید آهن (III) یا اکسید آهن، که در آن اتم آهن حالت اکسیداسیون +3 را نشان می دهد. فرمول شیمیایی این ترکیب Fe2O3 است. اکسیژن یک عامل اکسید کننده بسیار خوب است در حالی که آهن یک عامل کاهنده است. بنابراین، اتم آهن وقتی در معرض اکسیژن قرار می گیرد، به راحتی الکترون ها را از دست می دهد. واکنش شیمیایی توسط: Fe → Fe2+ + 2e– در صورت وجود آب، حالت اکسیداسیون آهن توسط اتم اکسیژن بیشتر می شود. 4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2- اکنون، واکنش های اسید-باز زیر بین کاتیون های آهن و مولکول های آب رخ می دهد. Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+ Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ هیدروکسیدهای آهن نیز از واکنش مستقیم بین کاتیونهای آهن و یونهای هیدروکسید تشکیل می شوند. O2 + H2O + 4e– → 4OH– Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3 هیدروکسیدهای حاصل از آهن اکنون دچار کم آبی می شوند تا اکسیدهای آهنی که زنگ می زنند تولید کنند. این فرآیند شامل بسیاری از واکنش های شیمیایی است که برخی از آنها در زیر ذکر شده است. Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O 4Fe(OH)2 + O2 + xH2O → 2Fe2O3.(x+4)H2O Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O 2FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O یک شباهت بین تمام واکنش های شیمیایی ذکر شده در بالا این است که همه آنها به وجود آب و اکسیژن وابسته هستند. بنابراین، زنگ زدگی آهن را می توان با محدود کردن میزان اکسیژن و آب اطراف فلز کنترل کرد.
قیمت لوله جدارچاه میلگرد زنگ زده منبسط شده و بتن را از سطح این تکیه گاه بتن مسلح جدا کرده است. زنگ زدگی با تخریب ابزارها و سازه های آهنی مرتبط است. از آنجایی که زنگ حجم بسیار بیشتری نسبت به جرم منشا آهن دارد، تجمع آن نیز می‌تواند با جدا کردن قطعات مجاور باعث خرابی شود - پدیده‌ای که گاهی اوقات به عنوان "زنگ بسته‌بندی" شناخته می‌شود. علت ریزش پل رودخانه میانوس در سال 1983 بود، زمانی که بلبرینگ ها در داخل زنگ زدند و گوشه ای از دال جاده را از تکیه گاه آن خارج کردند. زنگ عامل مهمی در فاجعه پل نقره ای در سال 1967 در ویرجینیای غربی بود، زمانی که یک پل معلق فولادی در کمتر از یک دقیقه فرو ریخت و در آن زمان 46 راننده و مسافر روی پل کشته شدند. پل Kinzua در پنسیلوانیا در سال 2003 توسط یک گردباد منفجر شد، عمدتاً به این دلیل که پیچ‌های پایه مرکزی که سازه را به زمین نگه می‌داشتند زنگ زده بودند و پل را به تنهایی توسط گرانش لنگر انداخته بود. بتن مسلح نیز در برابر زنگ زدگی آسیب پذیر است. فشار داخلی ناشی از انبساط خوردگی فولاد و آهن پوشش داده شده با بتن می تواند باعث ریزش بتن و ایجاد مشکلات ساختاری شدید شود. یکی از رایج ترین حالت های خرابی پل ها و ساختمان های بتن آرمه است. نمادگرایی فرهنگی زنگ استعاره ای است که معمولاً برای پوسیدگی آهسته به دلیل بی توجهی استفاده می شود، زیرا به تدریج آهن و فلز فولاد مقاوم را به پودر در حال فرو ریختن نرم تبدیل می کند. بخش وسیعی از غرب میانه آمریکا و شمال شرق آمریکا که زمانی تحت تسلط کارخانه‌های ریخته‌گری فولاد، صنعت خودروسازی و سایر تولیدکنندگان بود، کاهش‌های اقتصادی سختی را تجربه کرده‌اند که باعث شده این منطقه به «کمربند زنگ‌زدگی» لقب بگیرد. شیمی پشت زنگ زدن آهن چیست؟ قرار گرفتن آهن (یا آلیاژ آهن) با اکسیژن در مجاورت رطوبت منجر به تشکیل زنگ می شود. این واکنش آنی نیست، به طور کلی در یک بازه زمانی قابل توجهی انجام می شود. اتم های اکسیژن با اتم های آهن پیوند می خورند و در نتیجه اکسیدهای آهن تشکیل می شود. این امر باعث تضعیف پیوندهای بین اتم های آهن در جسم/ساختار می شود. واکنش زنگ زدگی آهن شامل افزایش حالت اکسیداسیون آهن است که با از دست دادن الکترون همراه است. زنگ عمدتاً از دو اکسید مختلف آهن تشکیل شده است که در حالت اکسیداسیون اتم آهن متفاوت است. این اکسیدها عبارتند از: اکسید آهن (II) یا اکسید آهن. حالت اکسیداسیون آهن در این ترکیب +2 و فرمول شیمیایی آن FeO است. اکسید آهن (III) یا اکسید آهن، که در آن اتم آهن حالت اکسیداسیون +3 را نشان می دهد. فرمول شیمیایی این ترکیب Fe2O3 است. اکسیژن یک عامل اکسید کننده بسیار خوب است در حالی که آهن یک عامل کاهنده است. بنابراین، اتم آهن وقتی در معرض اکسیژن قرار می گیرد، به راحتی الکترون ها را از دست می دهد. واکنش شیمیایی توسط: Fe → Fe2+ + 2e– در صورت وجود آب، حالت اکسیداسیون آهن توسط اتم اکسیژن بیشتر می شود. 4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2- اکنون، واکنش های اسید-باز زیر بین کاتیون های آهن و مولکول های آب رخ می دهد. Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+ Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ هیدروکسیدهای آهن نیز از واکنش مستقیم بین کاتیونهای آهن و یونهای هیدروکسید تشکیل می شوند. O2 + H2O + 4e– → 4OH– Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3 هیدروکسیدهای حاصل از آهن اکنون دچار کم آبی می شوند تا اکسیدهای آهنی که زنگ می زنند تولید کنند. این فرآیند شامل بسیاری از واکنش های شیمیایی است که برخی از آنها در زیر ذکر شده است. Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O 4Fe(OH)2 + O2 + xH2O → 2Fe2O3.(x+4)H2O Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O 2FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O یک شباهت بین تمام واکنش های شیمیایی ذکر شده در بالا این است که همه آنها به وجود آب و اکسیژن وابسته هستند. بنابراین، زنگ زدگی آهن را می توان با محدود کردن میزان اکسیژن و آب اطراف فلز کنترل کرد.
