دلایل خوردگی در مبدل های حرارتی چیست؟

مبدل های حرارتی انواع مختلفی دارند که در تولید مواد شیمیایی کاربرد فراوانی دارند و نقش مهمی دارند. آنها معمولاً تجهیزات مورد استفاده در بسیاری از بخش های صنعتی هستند. در طول استفاده از مبدل های حرارتی، خوردگی اغلب رخ می دهد. دلایل این وضعیت چیست؟ در زیر معرفی مختصری است.

1. انتخاب مواد برای مبدل های حرارتی: عامل تعیین کننده استفاده از کدام ماده، صرفه جویی در آن است. مواد لوله شامل فولاد ضد زنگ، آلیاژ مس نیکل، آلیاژ پایه نیکل، تیتانیوم و زیرکونیوم و غیره است. مواد مقاوم در برابر خوردگی فقط برای سمت لوله و فولاد کربنی برای سمت پوسته استفاده می شود.

2. خوردگی فلز مبدل های حرارتی

1) اصل خوردگی فلز: خوردگی فلزات به تخریب فلزات تحت اثر شیمیایی یا الکتروشیمیایی محیط اطراف و اغلب تحت اثر ترکیبی عوامل فیزیکی، مکانیکی یا بیولوژیکی اشاره دارد، یعنی تخریب فلزات تحت اثر تأثیر محیط آنها

2) چندین نوع متداول آسیب خوردگی به مبدل های حرارتی:

الف خوردگی یکنواخت: آسیب خوردگی یکنواخت ماکروسکوپی که در کل سطح در معرض محیط یا در یک منطقه بزرگ ایجاد می شود، خوردگی یکنواخت نامیده می شود.

ب خوردگی تماسی: دو فلز یا آلیاژ با پتانسیل های مختلف با یکدیگر تماس پیدا می کنند و در محلول الکترولیت غوطه ور می شوند و باعث می شوند که جریانی بین آنها جریان یابد. نرخ خوردگی فلز با پتانسیل مثبت کاهش می یابد، در حالی که نرخ خوردگی فلز با پتانسیل منفی افزایش می یابد.

ج خوردگی انتخابی: به پدیده ای که در آن عنصر خاصی در یک آلیاژ ترجیحاً در اثر خوردگی وارد محیط می شود، خوردگی انتخابی نامیده می شود.

د خوردگی حفره ای: خوردگی که بر روی نقاط کوچک منفرد روی سطح فلز متمرکز می شود و عمق بیشتری دارد، خوردگی حفره ای نامیده می شود که به خوردگی سوراخ های کوچک یا خوردگی حفره ای نیز معروف است.

ه. خوردگی شکافی: خوردگی شکاف شدید در شکاف ها و نواحی پوشیده شده سطوح فلزی رخ می دهد.

f. خوردگی فرسایشی: خوردگی فرسایشی نوعی خوردگی است که به دلیل حرکت نسبی بین محیط و سطح فلز، فرآیند خوردگی را تسریع می کند.

g. خوردگی بین دانه ای: خوردگی بین دانه ای نوعی خوردگی است که ترجیحاً مرزهای دانه ها و نواحی مجاور فلزات یا آلیاژها را خورده می کند، در حالی که خوردگی خود دانه ها نسبتاً کم است.

ساعت ترک خوردگی تنشی (SCC) و خستگی خوردگی SCC شکستگی های موادی هستند که در اثر ترکیب خوردگی و تنش کششی در یک سیستم دی الکتریک فلزی خاص ایجاد می شوند.

من آسیب هیدروژن: فلز موجود در محلول الکترولیت ممکن است در اثر نفوذ هیدروژن به دلیل خوردگی، شستشوی اسیدی، حفاظت کاتدی یا آبکاری الکتریکی آسیب ببیند.

3. تأثیر محیط خنک کننده بر خوردگی فلزات، متداول ترین محیط خنک کننده در صنعت آب های طبیعی مختلف است. عوامل زیادی بر خوردگی فلز تأثیر می‌گذارند، از جمله عوامل اصلی و تأثیرات آنها بر روی چندین فلز رایج:

1) اکسیژن محلول: اکسیژن محلول در آب یک اکسید کننده است که در فرآیند کاتدی شرکت می کند، بنابراین به طور کلی باعث خوردگی می شود. هنگامی که غلظت اکسیژن در آب ناهموار باشد، یک سلول غلظت اکسیژن تشکیل می شود که باعث خوردگی موضعی می شود. برای فولاد کربن، فولاد کم آلیاژ، آلیاژ مس و گریدهای خاصی از فولاد ضد زنگ، اکسیژن محلول مهمترین عاملی است که بر رفتار خوردگی آنها در آب تأثیر می گذارد.

2) سایر گازهای محلول: وقتی اکسیژن در آب وجود ندارد، CO2 باعث خوردگی مس و فولاد می شود، اما باعث خوردگی آلومینیوم نمی شود. مقادیر کمی از آمونیاک باعث خوردگی آلیاژهای مس می شود، اما تاثیری بر آلومینیوم و فولاد ندارد. H2S باعث خوردگی مس و فولاد می شود، اما هیچ تاثیری بر آلومینیوم ندارد. SO2 مقدار pH آب را کاهش می دهد و خورندگی آن را برای فلزات افزایش می دهد.

3) سختی: به طور کلی افزایش سختی آب شیرین باعث کاهش خوردگی فلزاتی مانند مس، روی، سرب و فولاد می شود. آب بسیار نرم دارای خاصیت خورندگی قوی است و در این نوع آب نباید از مس، سرب و روی استفاده شود. برعکس، سرب در آب نرم در برابر خوردگی مقاوم است و در آب با سختی بالا، خوردگی حفره ای ایجاد می کند.

4) مقدار PH: فولاد در آب با pH> 11 کمتر خورده می شود و در pH

5) تأثیر یون ها: یون های کلرید می توانند به سطح فلزات غیرفعال شده مانند فولاد ضد زنگ آسیب بزنند و باعث ایجاد خوردگی حفره ای یا SCC شوند.

6) تاثیر مقیاس: مقیاس CaCO3 در آب شیرین. لایه رسوب CaCO3 برای انتقال حرارت مناسب نیست، اما برای جلوگیری از خوردگی مفید است.

4. تأثیر فرآیند انتقال حرارت بر خوردگی: رفتار خوردگی فلزات در شرایط انتقال حرارت و عدم انتقال حرارت متفاوت است. به طور کلی، انتقال حرارت باعث تشدید خوردگی فلزات می شود، به ویژه در شرایط جوش، تبخیر یا گرم شدن بیش از حد. تاثیر انتقال حرارت در محیط های مختلف یا برای فلزات مختلف متفاوت است.

5. روش های ضد خوردگی: شناخت علل خوردگی های مختلف در مبدل های حرارتی و انتخاب اقدامات ضد خوردگی مناسب می تواند به هدف استفاده بهینه از تجهیزات دست یابد.