بررسي مواد مقاوم به خوردگي در مبدل هاي گرمايي سرويس آب دريا

بدضعیفمتوسطخوبعالی (5٫00 از 5)
Loading...

يکي از بهينه ترين روش هاي خنک کردن سيالات، بکارگيري آب دريا در مبدل هاي گرمايي مي باشد. نياز به حجم قابل توجه آب خنک کننده در صنايع مختلف به بنا نمودن صنايع مهم خصوصاً صنايع پالايشگاهي، نفت و گاز در کنار دريا منتهي شده است.
علاوه بر اين در کنار کولرهاي هوايي، واقع شدن سکوهاي استخراج و استحصال منابع نفت و گاز در نقاط فرا ساحلي، با توجه به نا محدود بودن منابع آب در اين نواحي استفاده از مبدل هاي خنک کننده با آب دريا، اجتناب ناپذير است.
اما محيط هاي آبي ، خصوصاً آب شور، به عنوان يکي از خورنده ترين محيط هاي طبيعي به شمار رفته و همواره طراحان مبدل هاي گرمايي با مشکلات فراواني در راه انتخاب درست مواد مواجه بوده اند.
چرا که گذشته از بررسي مقاومت مواد مختلف در برابر خوردگي و شرايط بسيار متععد حاکم بر اين مسأله، فاکتورهاي موثري نظير بازده گرمايي، مقاومت مکانيکي، در دسترس بودن مواد و قيمت تمام شده نيز دخيل هستند که نهايتاً بايد بهينه ترين شرايط بدين منظور انتخاب گردد.
در اين مقاله سعي شده است با توصيف اجمالي انواع خوردگي مقاومت آلياژهاي مقاوم در اين محيط بررسي گردد.

آب دريا

آب دريا داراي يک ترکيب پيچيده از نمک غير ارگانيک (عمدتاً کلريد سديم)، ذرات گازي نامحلول (غالباً اکسيژن)، ذرات جامد معلق، مواد ارگانيک و ارگانيزم هاي زنده مي باشد. تحت تأثير هريک از اين عوامل، نوع خوردگي متفاوت بوده و پيش بيني اثر آن مشکل خواهد بود.

خوردگي يکنواخت (Uniform)

اين نوع خوردگي در کل پهناي سطح فلز که در حال تماس با سيال مي باشد به علت فعل و انفعالات شيميايي و الکترو شيميايي رخ مي دهد. بر خلاف ساير انواع خوردگي اين نوع معمولاً قبل از خرابي کامل قابل شناسايي و برطرف کردن به وسيله استفاده از روش هاي حفاظت کاتدي، پوشش هاي ضدخوردگي و بکارگيري VCI مي باشند.

محل رخ دادن در مبدل هاي حرارتي

بطور کلي در هر محلي که تماس سيال خورنده وجود داشته باشد.
خوردگي گالوانيکي(Galvanic)

زماني که دو فلز غير هم جنس در يک محيط خورنده يا محلول الکتروليتي به صورت فيزيکي يا الکتريکي در تماس باشند، اختلاف پتانسيل موجود باعث جريان الکترون ها در اين بين مي گردد و بسته به مقاومت مواد منجر به خوردگي در ماده ضعيف تر مي گردد. فلزاتي که ضعيف تر مي باشند به نام آند با عدد نوبل کمتر و فلزات مقاوم تر با عدد نوبل بيشتر بوده و کاتد ناميده مي شوند.
محل رخ دادن در مبدل هاي حرارتي

• محل تماس تيوب به تيوب شيت در قسمت داخلي / محل تماس تيوب به تيوب شيت در قسمت جلويي.
• محل تماس تيوب به سوراخ بفل و يا تماس لبه بفل به بدنه داخلي پوسته مبدل.

خوردگي تنشي (Stress Corrosion Cracking SCC)
خوردگي تنشي در اثر ترک خوردگي ناشي از ترکيب همزمان اثر تنش کششي و نيز در معرض محيط هاي خورنده بودن رخ مي دهد.
تنش کششي مورد نياز براي شروع ترک ممکن است حاصل تنش هاي پسماند به علت فرم دهي، جوشکاري، ماشين کاري و سنگ زني بوده يا اينکه ناشي از تنش هاي وارده به صورت مستقيم باشد.
محل رخ دادن در مبدل هاي گرمايي

در مناطقي که فرم دهي سرد صورت مي گيرد از قبيل ناحيه U شکل تيوب ها و نيز در ناحيه اکسپند تيوب به تيوب شيت به روش غلطکي.

خوردگي Crevice

اين نوع خوردگي زماني که سيال خورنده به صورت راکد در بين ناحيه باريک دو فلز در تماس است و يا در زير سطوح پوشش دار و نيز در محل تجمع رسوبات رخ مي دهد.
پس از شروع اينگونه خوردگي سريعاً منتشر شده و گسترش پيدا مي کند. راه حل عملي جهت مقابله با اين نوع خوردگي، دقت در طراحي مبدل به منظور حذف محل تجمع سيال خورنده در بين نقاط ياد شده مي باشد.
محل رخ دادن در مبدل هاي گرمايي

• فضاي باز بين تيوب و سوراخ تيوب شيت
• فضاي باز بين تيوب و سوراخ بفلها
• در محل فضاي زير ناحيه جوشکاري تيوب شيت هاي از نوع ثابت(Fixed Tube Sheet)
• زير محل تماس سطح گسکت ها
• زير محل نشيمن سر پيچ و مهره ها

خوردگي کچلي (Pitting)
به طور کلي اين خوردگي از نوع مخرب(Destructive) و به علت ضربه هاي ناشي از برخورد ذرات ريز نامحلول در سيال به فلز مي باشد. اين نوع خوردگي به صورت حفره هاي ريز در سطوح زير و نا صاف بيشتر مي باشد.
محل رخ دادن در مبدل هاي گرمايي

• درون سطح داخلي تيوب ها به علت سرعت زياد عبور سيال.
• نقاطي از مبدل که سيال در آن تغيير مسير مي دهد.

آلياژهاي بر پايه مس(Copper Based)

مس به علت رسانايي گرمايي بسيار بالا، قالبيت فرم دهي مطلوب، مقاومت شديد در برابر خوردگي خصوصاً در محيط هاي آبي و اسيدي همواره در مبدل هاي گرمايي جهت سرويس هاي متعدد از جمله مبدل هاي خنک کننده با آب دريا جايگاه خاصي داشته است.
جهت افزايش ميزان مقاومت در برابر خوردگي مي توان عناصري از جمله آهن، روي، قلع، آلومينيوم و نيکل را اضافه کرد.
آلياژ برس قرمز(Red Brass) با ترکيب(85%Cu, 15%Zn, 1%Tin) حاصل شده که ضمن کاهش قيمت اين آلياژ مقاومت بيشتري در مقابل خوردگي کچلي و Crevice دارد اما چندان در مقابل خوردگي تنشي و Erosion مقاومتي نشان نمي دهد.
با کاهش ميزان مس و افزايش روي آلياژ(Naval Brass) با ترکيب(60%Cu, 39%Zn, 1%Tin) به دست مي آيد که از لحاظ مقاومت به خوردگي در درجه پايين تر از آلياژ (Admiralty) قرار دارد. آلياژ معروف ديگري از اين خانواده (Aluminum Brass) با ترکيب (78%Cu, 20%Zn, 2%A1) نام دارد که بواسطه وجود آلومينيوم خاصيت مقاومت به خصوصيت Impingement را افزايش مي دهد.
با حذف روي و افزايش ميزان مس و آلومينيوم آلياژ بسيار معروف(Aluminum Bronze) با ترکيبات مختلف (78-93)%Cu و(5-11)%A1 تشکيل مي گردد که افزايش مقاومت به خوردگي در دماهاي بالا در مبدل هاي گرمايي کاربرد فراوان دارد را منجر مي گردد. در ميان آلياژهاي مس، کامل ترين و مقاوم ترين آن ها در برابر خوردگي، آلياژهاي مس / نيکل(Cu/Ni) بوده که به طور کلي سه دسته مهم از اين آلياژها با ترکيب10/90، 20/80 و 30/70 وجود دارد. آزمايشات مختلف نشان داده است که آلياژهايي که درصد عمده آن مس باشد، بسيار مقاوم در مقابل خوردگي يکنواخت در مواجه با آب راکو و نيز خوردگي Pitting تحت شرايط عبور آب دريا با سرعت زياد مي باشند.
آلياژ اصلاح شده 30/70 Cupronickel که در ترکيب شيميايي آن 2% آهن و 2% منگنز به کار رفته باشد جهت استفاده در مبدل هايي که در آن آب حاوي مقدار زيادي ماسه يا سنگ ريزه وجود داشته باشد کاربرد دارند.
اضافه کردن اين مقدار آهن به ترکيب فوق مقاومت مطلوبي را در برابر اثر Impingementبرقرار مي سازد. علاوه بر اين، اطلاعات آماري نشان مي دهد که خوردگي آلياژهاي Cupronickel نسبت به ساير آلياژها، کمتر تحت تأثير ميزان اکسيژن نا محلول در آب قرار مي گيرد.
در جدول يک رفتار آلياژهاي فوق الذکر در سه وضعيت خوردگي مقايسه شده است.

براي دانلود  اين مقاله بصورت لينك مستقيم از سرور سايت ايران پتروتك اينجا كليك كنيد.
پسورد فايل www.iranpetrotech.com

نوشته های مرتبط

یک نظر برای بررسي مواد مقاوم به خوردگي در مبدل هاي گرمايي سرويس آب دريا

  1. Monkey
    اردیبهشت ۲۹, ۱۳۹۵

    Created the greatest arltcies, you have.

    رتبه دهید: Thumb up 0 Thumb down 0

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *