اختصاصی بسپار/ گفت و گو با دکتر مریم احتشامزاده، عضو هیئت علمی دانشگاه باهنر کرمان: هرچقدر برای رنگ هزینه میکنید، باید همانقدر برای آمادهسازی و زیرسازی هزینه کنید
بسپار/ایران پلیمر در حاشیۀ بیستوسومین کنگره ملی خوردگی که امسال در دانشگاه صنعتی امیرکبیر برگزار شد، فرصتی فراهم شد تا با دکتر مریم احتشامزاده، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید باهنر کرمان و پژوهشگر حوزه خوردگی و پوششهای حفاظتی، و موسس کانال تخصصی خوردگی با احتشام زاده گفتوگو کنیم. محور صحبتها، موضوعاتی بود که در سالهای اخیر در صنعت و دانشگاه اهمیت بیشتری پیدا کردهاند. از وضعیت آموزش خوردگی و نحوه اجرای پوششها تا چالشهای بازرسی، کیفیت مواد و برداشتهای رایج در صنعت. این مصاحبه خلاصهای از دیدگاهها و تجربههای او در این زمینههاست.
بسپار_شما سالها در حوزه مهندسی مواد، خوردگی و پوششهای محافظ فعالیت آموزشی و پژوهشی داشتهاید. لطفاً برای مخاطبان ما بفرمایید مسیر علمی و حرفهای شما از کجا آغاز شد، چه زمینههایی بیشتر مورد علاقه شما بودهاند، و اکنون تمرکز اصلی پژوهشها و پروژههای شما بر چه محورهایی است؟
احتشامزاده: تحصیلات من در هر سه مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری در رشته مهندسی مواد و متالورژی بوده است. در دورههای تحصیلات تکمیلی، با توجه به علاقهمندیهای پژوهشی، گرایش خوردگی و حفاظت مواد را انتخاب کردم. از سال ۱۳۷۸ همکاری من با دانشگاه شهید باهنر کرمان در قالب عضویت هیئت علمی آغاز شد و تاکنون ادامه دارد. همواره تلاش کردهام که فعالیتهای علمی و پژوهشیام سمتوسوی کاربردی داشته باشد و بتواند به حل مسائل صنعتی منجر شود. عمده تحقیقات من در حوزه پوششها بوده است، از جمله پوششهای الکترولِس نیکل–فسفر و همچنین پوششهای اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی (PEO) که از طریق آنودایزینگ در ولتاژهای بالا گاه تا حدود ۴۵۰ ولت انجام میشود. علاوه بر آن، در زمینه سایر روشهای حفاظت از مواد در برابر خوردگی نیز فعالیت دارم، بهویژه بازدارندههای خوردگی که موضوع رساله دکتری من نیز بوده است.
همانطور که میدانید، بازدارندههای خوردگی عمدتاً مواد شیمیایی نسبتاً ساده و در بسیاری موارد ارزانقیمت هستند، اما صنایع مختلف از جمله نیروگاهها و صنایع نفت، گاز و پتروشیمی این مواد را با قیمتهای بسیار بالا و در قالب محصولات با نامهای تجاری و ترکیب شیمیایی محرمانه تهیه میکنند. از اینرو، کشور ما در این حوزه بهشدت نیازمند تحقیقات جدی و ورود به مرحله تولید صنعتی است. در کنار این مباحث، حفاظت کاتدی و نقش آن در افزایش دوام و ایمنی فلزات در برابر محیطهای خورنده نیز از حوزههای مورد تمرکز من است.
علاقهمندی من به موضوع خوردگی از دوران کارشناسی شکل گرفت. در آن دوره، درسی سهواحدی با عنوان خوردگی و اکسیداسیون داشتیم که علیرغم محدود بودن زمان تدریس، برای من بسیار جذاب بود. بهقدری شیفته مطالب آن شدم که منابع متعددی را خارج از چارچوب درس مطالعه کردم و از همان زمان تصمیم گرفتم مسیر تحصیلی و حرفهای خود را در این حوزه ادامه دهم. سال ۱۳۷۴، هنگام انتخاب گرایش برای آزمون کارشناسی ارشد، گرایش خوردگی و حفاظت مواد را برگزیدم و این مسیر را تا امروز ادامه دادهام.
در کنار فعالیتهای دانشگاهی و پژوهشی «کانال خوردگی با احتشامزاده» را در یوتیوب تأسیس کردهام. در این کانال، مطالب پایهای و کاربردی خوردگی به دو زبان فارسی و انگلیسی ارائه میشود. علاقهمندان میتوانند از طریق کد QR درجشده، بهصورت مستقیم به محتوای آموزشی این کانال دسترسی پیدا کنند.
بسپار_ لطفاً تعریفی ساده از خوردگی داشته باشید و بفرمایید در وضعیت فعلی صنعت پوشش و خوردگی در ایران، مهمترین چالشها کداماند؟
احتشامزاده: خوردگی در سادهترین تعریف، تخریب ماده در اثر واکنش با محیط اطراف است، واکنشهایی که اغلب ماهیتی الکتروشیمیایی دارند. از دیدی دیگر، خوردگی را میتوان عکس فرایند متالوژی استخراج دانست. در متالوژی استخراج، ما با صرف انرژی زیاد فلز را از سنگ معدن جدا کرده و آن را به حالت فلزی پایدار برای استفاده صنعتی تبدیل میکنیم، در حالی که در طبیعت پایدارترین حالت بسیاری از فلزات، حالت اکسیدی آنهاست.
برای مثال، آهن در طبیعت بهصورت اکسیدهای پایدار مانند هماتیت و مگنتیت یافت میشود. وقتی آهن استخراج میشود، در واقع آن را از حالت پایدار به وضعیت انرژی بالاتری منتقل کردهایم، بنابراین تمایل طبیعی دارد که با اکسیژن و رطوبت محیط واکنش دهد و دوباره به ترکیبات اکسیدی بازگردد. این همان پدیدهای است که ما آن را خوردگی مینامیم.
یکی از مباحث بسیار مهم در صنعت، نقش رنگها و پلیمرها در حفاظت از قطعات و سازههای فلزی است. در واقع، اگر به کاربردهای اصلی رنگ در صنایع مختلف نگاه کنیم، مشاهده میکنیم که بخش عمدهای از مصرف رنگها بهمنظور جلوگیری از خوردگی انجام میشود. از اینرو، کیفیت رنگ، روش صحیح اعمال آن و همچنین بازرسی دقیق و مرحلهبهمرحله از عوامل کلیدی در تضمین عملکرد حفاظتی رنگ به شمار میروند.
برای آنکه یک سیستم پوششی بتواند وظیفه خود را بهدرستی انجام دهد، سه عامل، انتخاب صحیح نوع رنگ متناسب با شرایط محیطی و نوع سازه ، اعمال درست رنگ و رعایت کامل فرایند اجرا ، بازرسی تخصصی در تمام مراحل از پیشنیازها تا اجرای نهایی باید بهطور همزمان رعایت شود.
در پروژههای صنعتی، بازرسی رنگ باید در تمام مراحل انجام شود. نخستین مرحله بازرسی، بررسی آمادگی سطح است، یعنی ارزیابی میزان زبری، تمیزی و قابلیت چسبندگی سطح به پوشش. معمولاً برای سازهها و تجهیزات حجیم صنعتی، جهت حذف آلودگیها، رسوبات و زنگزدگی، از ماسهپاشی استفاده میشود و کیفیت این مرحله تأثیر بسیار زیادی بر عمر نهایی پوشش دارد.
بازرسی حتی باید شامل شرایط انبارداری رنگ نیز باشد، زیرا نگهداری نامناسب میتواند خواص رنگ را بهطور کامل تخریب کند. مرحله بعد، آمادهسازی و مخلوط کردن رنگ در محل است، بسیاری از رنگها دارای طرح اختلاط هستند و هرگونه خطا در اجرای آن میتواند به کاهش کیفیت نهایی منجر شود.
در زمان اعمال رنگ نیز شرایط دما، رطوبت، سرعت باد و نقطه شبنم باید کنترل شود، زیرا هر یک از این عوامل میتواند بر چسبندگی، یکنواختی و خشکشدن پوشش اثرگذار باشد. علاوه بر این، فرد مجری یا نقاش باید آموزشهای لازم را طی کرده باشد.
پس از پایان اعمال رنگ نیز یک مرحله مهم به نام بازرسی نهایی انجام میشود. بنابراین، برای یک سیستم پوششی استاندارد معمولاً هفت مرحله بازرسی در نظر گرفته میشود. به همین دلیل است که میگویند:
هرچقدر برای رنگ هزینه میکنید، باید همانقدر نیز برای آمادهسازی و زیرسازی هزینه کنید.
زیرا اگر سطح بهدرستی آماده نشده باشد، حتی بهترین و گرانترین رنگها نیز کارایی نخواهند داشت.
یکی از چالشهای جدی کشور ما که در بیستوسومین کنگره خوردگی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز به آن اشاره شد، مسئله بازرسی رنگ است. این چالش از دو جنبه تخصیص نادرست ناظر یا بازرس و وابستگی او به مجری، نبود ساختار مشخص برای تربیت و تأیید صلاحیت بازرسان قابل بررسی است.
در حال حاضر، در بسیاری از پروژهها، متأسفانه ناظر یا بازرس توسط همان پیمانکار یا مجری انتخاب میشود. این روند خلاف اصول حرفهای و استانداردهای جهانی است. ناظر باید کاملًا مستقل از مجری باشد تا بتواند بدون فشار، نقصها را گزارش کند. در غیر این صورت، احتمال چشمپوشی از خطاها بالا میرود و این میتواند خسارتهای بزرگ فنی و اقتصادی ایجاد کند.
موضوع دوم، فقدان یک مرجع رسمی برای تربیت و ارزیابی بازرسان است. در دنیا این مسئولیت برعهده انجمنهای علمی قرار دارد، نهادهایی که پل ارتباطی بین دانشگاه و صنعت هستند. انجمنهای علمی معمولاً دورههای تخصصی برای آموزش استانداردهای حداقلی و دستورالعملهای اجرایی برگزار میکنند همچنین گواهی تأیید صلاحیت برای پیمانکاران و بازرسان صادر میکنند.
در کشور ما نیز انجمنهایی مانند انجمن رنگ ایران، انجمن پلیمر ایران و انجمن خوردگی ایران وجود دارند، اما هنوز سازوکار مشخص و سراسری برای تربیت بازرس رنگ و تعیین سطوح شایستگی ایجاد نشده است. این در حالی است که صنایع مختلف از جمله صنعت دریایی، راهوترابری، ساختمان، نفت، گاز و پتروشیمی هرکدام نیازهای خاص خود را دارند و به آموزشهای تخصصی نیازمندند.
از نگاه من، در دانشگاهها باید درسهای بازرسی و استانداردهای صنعتی در قالب درسهای دو یا سه واحدی در برنامه درسی مهندسی مواد، پلیمر و سایر رشتههای مرتبط گنجانده شود. این اقدام باعث میشود کارشناسان آینده صنعت با حداقل آشنایی لازم وارد محیط کار شوند.
از طرف دیگر، صنایع باید خود را ملزم بدانند که تنها از پیمانکاران و بازرسانی استفاده کنند که گواهی صلاحیت معتبر دارند. این گواهی باید توسط یک شخصیت حقوقی مشخص و معتبر ترجیحا انجمن علمی مرتبط صادر شود.
تمامی نظارتها و بازرسیها مبتنی بر استانداردهای مشخص هستند. استانداردهای بینالمللی و ملی متعددی وجود دارد که مراحل مختلف بازرسی را تعریف میکنند، اما در کشور ما هنوز نیاز به تدوین استانداردهای ملی جامعتر احساس میشود.
بازرس باید علاوه بر داشتن گواهی صلاحیت، به اصول اخلاق حرفهای پایبند باشد، مستقل عمل کند و گزارشهای دقیق، شفاف و مستند ارائه دهد تا دستگاه تصمیمگیرنده بتواند بر اساس آن تصمیمات فنی اتخاذ کند.
بسپار_یکی از حوزههای کاهش خوردگی که کمتر به آن پرداخته شده است، پوششهای مبتنی بر فناوریهای هوشمند یا واکنشگر (مثلاً خود ترمیمی). آیا شما در این زمینه فعالیت داشتهاید یا برنامهای برای آن دارید؟ اگر بله، چه مسیری را توصیه میکنید برای صنعتیسازی چنین پوششهایی؟
احتشامزاده: با وجود جذابیت روزافزون مباحث مرتبط با رنگهای خودترمیمشونده و پوششهای نوین، باید اشاره کنم که تاکنون بهطور مستقیم وارد این حوزه نشدهام و برنامه تحقیقاتی مشخصی نیز برای آن ندارم. با این حال، اگر چنین پوششهایی بتوانند بهصورت تجاری و صنعتی توسعه یابند، تحولی ارزشمند در عرصه حفاظت از سازههای فلزی و کنترل خوردگی ایجاد خواهد شد.
در خصوص آلیاژهایی که ذاتاً رفتار پسیو از خود نشان میدهند، سازوکار حفاظت به این صورت است که بهمحض تماس با محیط، یک لایه اکسید بسیار نازک، متراکم، چسمن و پایدار روی سطح تشکیل میشود. این لایه که به آن لایه رویین گفته میشود، فلز زیربنایی را در برابر واکنشهای خوردگی محافظت میکند. یکی از مهمترین ویژگیهای این آلیاژها، توانایی خودترمیمشوندگی لایه پسیو است. یعنی اگر سطح در اثر سایش، ضربه یا تماس با ذرات خراش بردارد و لایه رویین آسیب ببیند، آلیاژ باید قادر باشد در حضور یک محیط با پتانسیل اکسیدکنندگی مناسب (مانند وجود اکسیژن) این لایه را به سرعت بازسازی کند.
در بین عناصر آلیاژی، کروم اصلیترین نقش را در تشکیل لایه پسیو دارد و به همین دلیل در تعریف فولاد زنگنزن تأکید میشود که باید حداقل ۱۲ درصد وزنی کروم داشته باشد. هرچه درصد کروم افزایش یابد، مقاومت به خوردگی فولاد نیز بالاتر میرود. همچنین نیکل به دلیل ساختار بلورین خود، شکلپذیری آلیاژ را افزایش داده و باعث میشود بتوان محصولات مختلفی مانند لولهها و ورقهای با ابعاد متنوع را از فولاد زنگنزن تولید کرد. افزودن مولیبدن نیز خودترمیمشوندگی و پایداری لایه پسیو را در محیطهای مهاجم تقویت میکند.
طبیعی است که نمیتوان در تمام کاربردهای صنعتی از فولاد زنگنزن استفاده کرد، زیرا در بسیاری از موارد اقتصادی نیست یا خواص مکانیکی مورد نیاز را تأمین نمیکند. به همین دلیل، در تعداد زیادی از صنایع همچنان فولادهای کربنی استفاده میشوند و لازم است برای محافظت از آنها، از پوششدهی، رنگ، ممانعتکنندهها، حفاظت کاتدی و کنترل محیط بهره گرفته شود.
اصل اول در مهندسی خوردگی انتخاب صحیح ماده است. پس از آن، کنترل متغیرهای محیطی شامل میزان اکسیژن، pH، یونهای کمپلکسساز و حتی حضور میکروارگانیسمها اهمیت مییابد. در بسیاری از صنایع—از نفت و گاز تا نیروگاهها خوردگی میکروبیولوژیک (MIC) چالشی جدی است و تنها در صورت فراهم شدن شرایط مناسب بهسرعت توسعه مییابد. از سوی دیگر، بهرهبرداری خارج از ظرفیت طراحی تجهیزات نیز خود عامل مهمی در تسریع خوردگی و کاهش عمر مفید است. افزایش تولید بدون توجه به ظرفیت طراحی، موجب فرسایش شدید، توقف خط و تحمیل هزینههای سنگین تعمیرات اساسی میشود. بنابراین رعایت دستورالعملهای بهرهبرداری و نظارت دقیق بر شرایط کارکرد، از ارکان مدیریت خوردگی در صنعت است.
بسپار_با توجه به اهمیت و رشد استفاده از «پوششهای دوستدار محیط زیست» (مثل فاقد کروم، فاقد ترکیبات سمی) و مقررات بینالمللی، به نظر شما صنعت پوشش در ایران تا چه حد آماده این تغییرات است؟ چه توصیههایی برای تولیدکنندگان ایرانی پوشش دارید تا بتوانند خود را با استانداردهای بینالمللی تطبیق دهند؟
احتشامزاده: در حال حاضر آمار دقیقی از میزان توجه تولیدکنندگان رنگ به موضوع زیستسازگاری در اختیار ندارم و نمیتوانم با قطعیت اظهار نظر کنم که تا چه حد این مسئله در فرمولاسیون محصولات آنها رعایت میشود یا خیر. با این حال، از منظر اصولی و ساختاری، موضوع به همان بحث مهم بازرسی و نظارت بازمیگردد.
اگر نظارت کافی و مؤثر از سوی یک نهاد متولی وجود داشته باشد و استانداردهای مشخصی برای جلوگیری از عرضه محصولاتی که مواد مخرب محیط زیست در آنها بهکار رفته تدوین و اجرا شود، در این صورت تولیدکننده خودبهخود ناچار خواهد بود به سمت تولید رنگهای زیستسازگارتر حرکت کند. این یک قاعده بدیهی در نظامهای نظارتی است، وقتی محصول آلاینده امکان عرضه ندارد، تولیدکننده برای بقای خود مجبور به تطبیق میشود. البته بخش مهمی از این فرایند نیز به وجدان حرفهای و تعهد اخلاقی تولیدکنندگان برمیگردد. حتی در نبود نظارت کامل، انتظار میرود تولیدکنندگانی که مسئولیتپذیر هستند، از بهکارگیری موادی که برای محیط زیست خطرآفریناند پرهیز کنند و تا حد امکان از اجزای ایمنتر استفاده نمایند. البته در برخی فرمولاسیونها استفاده از برخی مواد ناسازگار با محیط زیست اجتنابناپذیر است، اما این نیز باید در چارچوب حدود مجاز و استانداردهای تعریفشده باشد.خوشبختانه در کشور ما سازمان حفاظت محیط زیست بهعنوان نهاد متولی، نقش کلیدی در این حوزه دارد. این سازمان وظیفه نظارت بر تولید کالاها و ارائه خدمات را بر عهده دارد تا اطمینان حاصل شود که محصولات عرضهشده، منجر به تخریب محیط زیست نشوند. تقویت این نظارتها، بهروزرسانی استانداردها و الزام صنایع به رعایت دستورالعملهای زیستمحیطی، میتواند مسیر تولید رنگهای سازگارتر با محیط زیست را هموارتر و منسجمتر کند.
بسپار_به عنوان یک استاد دانشگاه با تجربه، برای نسل جوان پژوهشگر در حوزه خوردگی و پوشش پلیمری، چه مسیر یا مهارتهایی را ضروری میدانید؟ بهویژه با توجه به روند فناوریهای نوین مانند هوشمصنوعی که احتمالاً در آینده اهمیت بیشتری خواهند داشت.
احتشامزاده: در هر حوزهای، نخست باید به این نکته توجه کنیم که هوش مصنوعی اساساً بر پایه دادههایی که از فضای وب، گردآوری میکند پاسخ میدهد. بنابراین اگر دادههای اولیه نادرست، ناقص یا فاقد اعتبار باشند، خروجی هوش مصنوعی نیز دقیق نخواهد بود. من شخصاً هنگام مطرحکردن برخی پرسشهای تخصصی با پاسخهایی مواجه شدهام که کاملاً صحیح نبودند. به همین دلیل، استفاده از هوش مصنوعی مستلزم داشتن شناخت پایهای و تفکر انتقادی است، یعنی کاربر باید بتواند زمانی که داده یا پاسخی با منطق علمی او سازگار نیست، آن را به چالش بکشد، سؤال دقیقتر بپرسد و مدل را به جستوجوی عمیقتر وادار کند.
هوش مصنوعی ابزار بسیار توانمندی است، اما جایگزین مطالعه، شناخت علمی و مراجعه به منابع مرجع نمیشود. دانشجو، مدرس، محقق یا صنعتگر، همگی ابتدا باید یک مبنای علمی معتبر داشته باشند، سپس این ابزار میتواند در صرفهجویی زمان، کاهش هزینهها و تسریع در دسترسی به اطلاعات، نقش قابل توجهی ایفا کند. یکی از توصیههای همیشگی من به دانشجویان این است که تنها به جزوه یا مطالب بیانشده در کلاس اکتفا نکنند. مطالعه منابع مرجع دانشگاهی، چه در قالب کتاب و چه از طریق پایگاههای علمی، همچنان ضروری است.
هوش مصنوعی میتواند مکمل بسیار مفیدی برای یادگیری باشد. بهویژه در فهم کاربردهای صنعتی مفاهیم نظری، عملکرد بسیار خوبی دارد. دانشجو میتواند پس از مطالعه هر فصل یا مبحث، از هوش مصنوعی درباره کاربردهای آن در صنعت، فناوریهای مرتبط یا چالشهای عملی سؤال کند و مسیر یادگیریاش را عمیقتر و هدفمندتر سازد.
در گذشته چنین امکانی وجود نداشت، حتی دسترسی گسترده به منابع آنلاین نیز تا این حد فراهم نبود. امروز این ابزار فرصت بزرگی برای نسل جوان محسوب میشود، بهشرط اینکه بهدرستی از آن استفاده شود.
از سوی دیگر، مسئله مهمی که باید به آن اشاره کرد فاصله میان دانشگاه و صنعت است. واحد کارآموزی که در اغلب رشتهها بهصورت اجباری در برنامه درسی گنجانده شده، متأسفانه در بسیاری از موارد نقش مؤثری در کسب مهارت واقعی دانشجویان ایفا نمیکند. این مشکل، ناشی از ضعف ارتباط نظاممند دانشگاه با صنعت است، نه کمکاری دانشجو. اگر این دورهها بهدرستی طراحی و مدیریت شوند، میتوانند مهارتافزایی بسیار ارزشمندی برای دانشجویان داشته باشند.
حتی اگر دانشجو دوره کارآموزی را در سطح مطلوبی بگذراند، باز هم هنگام ورود به بازار کار نیازمند دورههای تکمیلی و مهارتمحور است که معمولاً توسط انجمنهای علمی، سازمانهای تخصصی یا واحدهای تحقیق و توسعه صنایع برگزار میشود. این دورهها شکاف میان آموزش دانشگاهی و نیازهای واقعی صنعت را تا حد زیادی کاهش میدهند.در نهایت، هوش مصنوعی امروز یکی از بهترین فرصتهایی است که در اختیار نسل جدید قرار دارد. دانشجو میتواند هر مطلب نظری را که در کلاس میآموزد، با جستوجو درباره کاربردهای صنعتی آن در هوش مصنوعی تعمیق بدهد. سپس با توجه به علاقه، استعداد و توانایی شخصی خود، مسیر حرفهایاش را انتخاب کند. مهمترین نکته این است که هر فرد مسیر شغلی خود را بر اساس علاقه و توانمندیهای واقعیاش انتخاب کند تا بتواند در آن مسیر به نقطه مطلوب برسد.
(ادامه دارد …)
متن کامل این گفت و گو را در شماره 277 دوماهنامه پوشرنگ از گروه مجلات بسپار که در پایان آبان ماه 1404 منتشر شده است، می خوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه و فیدیبو قابل دسترسی است.
