مواد ضد خوردگی، عوامل خوردگی و کنترل
در صورت عدم استفاده از مواد ضد خوردگی یا ناکافی بودن مواد ضد خوردگی ، بخش های مختلف سیستم خنک کننده ممکن است دچار خوردگی شوند که متعاقبا این امر باعث جایگزین کردن سیستم نیز خواهد شد. همچنین ممکن است به دلیل نشت آب سیستم خنک کننده به جریان فرآیند، آلودگی محصول رخ دهد. در حالیکه ممکن است در یک قسمت از سیستم خوردگی دیده شود ، ممکن است پوسته پوسته شدن در جاهای دیگر با استفاده از همان آب خنک کننده وجود داشته باشد. بنابراین در استفاده از مواد ضد خوردگی در هر تصفیه آب پیشنهادی باید تمام فرایندهای شیمیایی و فیزیکی رخ داده در سیستم در نظر گرفته شود و با توجه به عوامل اقتصادی مناسب ترین مواد ضد خوردگی انتخاب شود. در آب های خنثی و قلیایی ممکن است خوردگی ایجاد شود زیرا در فیلم اکسید محافظ روی سطح فلز شکاف ایجاد شده که باعث می شود اختلاف پتانسیلی بین فلز برهنه و فیلم ایجاد شود و در نتیجه باعث انحلال الکتروشیمیایی فلز شود. وجود اکسیژن روند خوردگی را تسهیل می کند و بنابراین هرگونه اثر خورنده با هوادهی مجدد آب خنک کننده در حین گردش از طریق برج های خنک کننده و مخازن ذخیره سازی تشدید می شود.
عمده ترین عوامل خوردگی فلزات توسط آب ، اکسیژن محلول و دی اکسید کربن محلول هستند. دومی با کاهش pH ، حمله اسید عمومی را امکان پذیر می کند اما حتی اگر آب قلیایی باشد ، فلز سیستم می تواند تحت تأثیر خوردگی اکسیژن قرار گیرد. خوردگی ممکن است اشکال مختلفی داشته باشد ، به عنوان مثال هدر رفت عمومی یا حفره در سیستم های آب خنک کننده تبخیری ، آب به طور مداوم از برج خنک کننده عبور می کند و در آنجا با اکسیژن اشباع می شود. حذف اکسیژن از آب سیستم خنک کننده با استفاده از اکسیژن زدا از روشهای دیگر کنترل خوردگی استفاده شود.
مواد ضد خوردگی ممکن است در برج های خنک کننده برای اصلاح روند الکتروشیمیایی و کنترل خوردگی استفاده شوند. تشکیل رسوب طبیعی به دلیل نمک های سخت همچنین ممکن است بر روند الکتروشیمیایی تأثیر بگذارد و درجه ای از کنترل خوردگی را فراهم کند. مواد ضد خوردگی به صورت ایجاد یک فیلم انسدادی در آند (مقاومت در برابر ورود یونهای فلزی به محلول) ، یا کاتد (مانع از بین بردن الکترون توسط یونهای محلول) عمل می کنند.
عوامل اصلی شیمیایی که بر تمایل آب خنک کننده به خوردگی تأثیر می گذارد ، محتوای نمک معدنی ، مقدار pH و گازهای محلول ، به ویژه اکسیژن و دی اکسید کربن است. گازهایی از جمله دی اکسید گوگرد و آمونیاک ، کلر و غیره ممکن است سیستم را از طریق هوا یا از طریق فرآیند آلوده کند.
عوامل خوردگی
عوامل فیزیکی خوردگی
عوامل اصلی فیزیکی موثر در خوردگی دما ، فلزات غیر مشابه و مواد جامد معلق است.
دما نقش مهمی در خوردگی دارد زیرا سرعت اکثر واکنش های شیمیایی با افزایش دما افزایش می یابد. بنابراین می توان انتظار داشت که خوردگی در یک محیط خورنده در بیشترین دما ، به عنوان مثال در سطوح گرم مبدل حرارتی ، شدیدتر باشد. خوردگی ممکن است به دلیل مجاورت فلزات غیر مشابه ، یا با عمل مستقیم گالوانیک بین این فلزات ، یا انحلال یک فلز و پس از آن آبکاری در قسمت های دیگر رخ دهد. عوامل درگیر شامل هدایت الکتریکی آب در گردش ، مناطق نسبی و محل قرارگیری فلزات و موقعیت آنها در سری گالوانیک است.
مواد جامد معلق می توانند در خطوط لوله و تجهیزات تبادل گرما رسوب کرده و مناطق جدا شده از محیط عمومی را تولید کنند. این امر با اجازه دادن به هوادهی دیفرانسیل باعث خوردگی می شود. متأسفانه ، سرعت آب ، به ویژه در مبدل های حرارتی و تجهیزات مشابه ، معمولاً کمتر از آن است که برای جلوگیری از ته نشینی لازم است. برای پاک کردن رسوب و باقی مانده رسوبات ، ممکن است لازم باشد که یک سیستم خنک کننده را از نظر شیمیایی تمیز کنید. تمیز کردن شیمیایی به خودی خود محافظت نمی کند ، بنابراین در صورت تشخیص دادن یک محیط خورنده ، باید بلافاصله پس از تمیز کردن ، یک برنامه محافظتی اجرا شود.
عوامل بیولوژیکی خوردگی
منظور از عامل میکروبیولوژیکی اشاره به باکتری های کاهنده سولفات تحت “کنترل پرکردن میکروبیولوژیک” می باشد. این باکتری ها همراه با سولفات ها در اکثر آب ها وجود دارند و اگر اکسیژن به صورت موضعی تخلیه شود ، در زیر رسوبات خوردگی قادر به کاهش سولفات ها به سولفیدها هستند. خوردگی حاصل از این منبع ممکن است از نوع حفره ای باشد ، گودال ها با سولفیدهای نرم و بدبو پر می شوند. میکروب شناس می تواند باکتری های موجود در نمونه های آب و محصولات خورنده را شناسایی کند. در مصب ها و بندرهایی که آب با مواد آلی آلوده است ، ممکن است کاهش اکسیژن نیز اتفاق بیفتد و به این باکتری ها اجازه فعالیت دهد. در سیستم های خنک کننده بسته که اکسیژن همیشه کاهش می یابد مقدار کمی باکتری از خوردگی این منبع جلوگیری می کند
روش های جلوگیری و کنترل خوردگی
خوردگی را می توان در سیستم خنک کننده با اتخاذ یک یا چند روش زیر کنترل کرد:
- تجهیزات مناسب
- رسوب کنترل شده
- استفاده از مواد ضد خوردگی
- محافظت کاتدی
- کنترل بیولوژیکی
به طور کلی این فرمول شرایطی را که ممکن است یک فیلم محافظ کربنات کلسیم حفظ شود تعریف می کند. متأسفانه مواد ذکر شده فقط یک بخش هستند و باید درک شود که به دلیل عوامل زیادی که درگیر هستند ، ممکن است شرایط خورندگی در بخشی از سیستم رخ دهد و رسوب در قسمت دیگر ایجاد شود. به دلیل بسیاری از عوارض ، استفاده از یک ماده ضد خوردگی برای تکمیل محافظت در برابر خوردگی که با رسوب کنترل شده ایجاد می شود ، معمول است. برای فاکتور رسوب تجهیزات باید هزینه شود.
مواد ضد خوردگی عملکرد تغییر واکنش ها را در سطوح فلزی دارند. بازدارنده های خوردگی فقط از نظر مقرون به صرفه بودن قابل توجیه هستند ، اما باید جنبه های سمی و آلودگی را در نظر گرفت. طیف گسترده ای از بازدارنده های خوردگی در دسترس است.
در حفاظت کاتدی فلزات غوطه ور ، تمایل فلز به محلول (خوردگی) در آند با استفاده از پتانسیل شمارنده یا مخالف است. این را می توان یا از یک منبع خارجی مانند باتری یا یکسو کننده ، یا از الکترون هایی که توسط فلز قابل فساد خوردگی (قربانی) مانند روی یا منیزیم آزاد می شود ، بدست آورد. درجه حفاظت متناسب با تراکم جریان اعمال شده (آمپر بر سانتی متر مربع) تا میزان مورد نیاز برای محافظت کامل است.
حفاظت کاتدی تأثیر قابل توجهی در ارتقا مقاومت در برابر خوردگی فلزات و آلیاژها دارد. محافظت مثبت است اما فقط در جایی که جریان اعمال می شود. فلزات مقاوم مانند فولاد ضد زنگ و نیکل کاپرو معمولاً بسیار گران هستند و نمی توان آنها را در کل سیستم خنک کننده آب قرار داد ، اما ممکن است برای اجزایی از جمله مبدل های حرارتی استفاده شود. پوشش های محافظ اکنون برای فولاد ضغیف در دسترس است و در صورت استفاده صحیح می تواند بسیار موفقیت آمیز باشد. از پلاستیک ها هم اکنون به ویژه برای بسته بندی برج استفاده زیادی می شود. استفاده از لوله های پلاستیکی نیز ممکن است در نظر گرفته شود.
دما
بسیاری از نمک های رسوب دهنده ، به ویژه کربنات کلسیم ، دارای حلالیت هستند که با افزایش دما کاهش می یابد. دمای سطح فلز سهم عمده ای در تعیین میزان رسوب دارد ، زیرا ممکن است تجزیه حرارتی بی کربنات کلسیم اتفاق بیفتد و به سرعت به حد حلالیت کربنات کلسیم برسد. سرعت جریان بالا برای دور نگه داشتن سطح از رسوبات، مفید است.
تبادل حرارتی
نرخ رسوب و خوردگی در جایی که فلز در معرض انتقال گرما باشد ، تحت تأثیر قرار می گیرد ، نرخ هر دو افزایش می یابد. درجاییکه دمای بالای فرایند وجود دارد ، به عنوان مثال در خنک سازی کوره ، اقدامات دقیق تری برای اطمینان از تمیز کردن سطوح فلزی لازم است. آب های با سختی کم ، کنترل مناسب pH و مواد شیمیایی رسوب زدا ممکن است لازم باشد.
محتوای آب
محتوای مواد معدنی آب در تعیین نوع و میزان تشکیل رسوب از اهمیت اساسی برخوردار است. توصیه می شود با در نظر گرفتن اثر غلظت تبخیر و حداکثر آب ، پتانسیل پوسته پوسته شدن کربنات کلسیم یا شاخص Langelier محاسبه شود. این غالباً مناسب ترین روش تصفیه و حداکثر غلظت های مجاز را نشان می دهد.
مواد ضدخوردگی
مواد ضد خوردگی را می توان به طور کلی به عنوان آند ، کاتد یا مخلوط طبقه بندی کرد. عملمواد ضد خوردگی اصلاح وضعیت سطح فلز است و به عنوان یک قاعده کلی مواد ضد خوردگی مخلوط از نظر کارآیی بیشتر از این جهت که برای جلوگیری از خوردگی به مقدار کمتری نیاز است مورد استفاده قرار می گیرند. در صورت عدم کنترل دقیق ، مواد ضد خوردگی آندی ممکن است خطرناک باشند ، زیرا در صورت عدم وجود مهار کننده کافی ، خوردگی موضعی شدیدی ایجاد می شود.
انواع مواد ضد خوردگی است که برای جلوگیری از خوردگی در دسترس است. انتخاب خاص یک بازدارنده خوردگی نیاز به دانش کافی در مورد عملکرد آن و فرآیندهای خوردگی در سیستم مورد بررسی دارد. این عوامل شامل بهره برداری ، تجهیزات ، کیفیت آب ، ضریب غلظت و ملاحظات بیولوژیکی و پساب است. بازدارنده های خوردگی که به طور کلی در بازار موجود است اغلب مخلوطی از یک یا چند نوع هستند.
مواد ضد خوردگی آندی
مواد ضد خوردگی آندی با محصولات خوردگی فلز ترکیب شده و نمکی کاملاً نامحلول تشکیل می دهند که ترجیحاً چسبنده است. اگر بازدارندگی کاملاً آندی باشد ، مقادیر زیادی بازدارنده لازم است (حداکثر 1 گرم بر لیتر و بیشتر). این تنها در مدارهای با حجم بسیار کم قابل پیش بینی است ، زیرا هرگونه کمبود مواد ضد خوردگی می تواند منجر به حمله موضعی سریع شود.
مواد ضد خوردگی کاتدی
مواد ضد خوردگی کاتدی با محصولات واکنش خوردگی ترکیب شده و دوباره ترکیبات نامحلول ایجاد می کنند. مواد ضد خوردگی کاتدی خطرات کمتری نسبت به مواد ضد خوردگی آندی خود دارند ، زیرا خوردگی موضعی با کاهش غلظت آنها ایجاد نمی شود ، که فقط باعث افزایش جزئی در نرخ یکنواخت خوردگی می شود.
مواد ضد خوردگی آلی
اثر مواد ضد خوردگی آلی مربوط به تشکیل یک فیلم جاذب پیوسته است ، که مانع واکنش های الکتروشیمیایی در سطوح در معرض می شود. این فیلم با جذب فیزیکی یا شیمیایی مولکول های آلی قطبی در سطح فلز تشکیل می شود ، بنابراین انتخاب مولکول ها به فلز مربوطه بستگی دارد. به راحتی حذف می شوند ، به عنوان مثال ، در معرض آب بدون مواد ضد خوردگی قرار می گیرند. گونه های جذب شده شیمیایی ، که پیوندهای شیمیایی با سطح فلز تشکیل می دهند ، به دلیل داشتن انرژی جذب بالا ، فیلم هایی را ایجاد می کنند که با سرعت کمتری رشد می کنند ، اما پایدارتر هستند. بنابراین این مطلوب ترین نوع برای ضد خوردگی کارآمد است. به طور خاص ، مواد ضد خوردگی آلی برای محافظت از مس و آلومینیوم استفاده می شود. جذب شیمیایی بستگی به موارد زیر دارد:
- ماهیت فلز
- ساختار مولکولی ماده ضد خوردگی
- ماهیت شیمیایی گروه پیوند
- غلظت ضد خردگی
از آنجا که مواد ضد خوردگی آلی با جذب عمل می کنند ، حتی در محیط های بسیار اسیدی (pH <4) ، جایی که خوردگی به غلظت یون H ‘در واسط فلز / آب بستگی دارد ، همچنان موثر هستند. در سطح pH بین 4 تا 8.5 ، خوردگی به طور کلی توسط سرعت انتشار اکسیژن در رابط فلز / محلول کنترل می شود. در این حالت ، کارآمدترین مواد ضد خوردگی بازدارنده هایی هستند که یک لایه ضخیم تشکیل می دهند ، و نشان دهنده سدی موثر در انتشار اکسیژن از محلول به فلز است. سرانجام ، مواد ضد خوردگی آلی همچنین می توانند در محیط های قلیایی کار کنند ، بنابراین کنترل pH لازم نیست. با این حال ، کنترل pH برای کاهش پتانسیل پوسته پوسته شدن آب و استفاده از نسبت های غلظت بالاتر استفاده می شود.
بدون استفاده از مواد موثر ضد خوردگی و ضد رسوب ، سیستم خنک کننده نیروگاه می تواند در مدت زمان نسبتاً کوتاهی به خطر بیفتد. نیروگاه ها می توانند هزینه های عملیاتی قابل توجه بالاتر و همچنین از دست دادن محصول به دلیل گرم شدن بیش از حد در مناطق تخمیر و تقطیر را به عنوان یک نتیجه از کاهش کارایی انتقال حرارت از رسوبات تشکیل شده در لوله های مبدل حرارتی ، تجربه کنند.
فروش مواد شیمیایی صنعتی در دکتر کمیکال؛ برای اطلاعات بیشتر تماس بگیرید.
