×

خطا

the Root category doesn't contain any sub categories, let rootid empty or set rootid to a correct value

کنترل خوردگی در سیستم‌های خنک‌کن

رای دهی: 0 / 5

غیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستارهغیر فعال سازی ستاره
 

در متالوژي وقتی فلزی را نسبت به فلز ديگر نجيب مي‌گويند يعني از ميان دو فلز، فلز نجيب تر تمايل بيشتري به گرفتن الكترون دارد. بنابراين هر قدر فلز نجيب تر باشد تمايل به اكسيد شدن يا خوردگي كمتري دارد.

جدول 1 جدول نیروی الكتروموتوري[1] ناميده می‌شود. طرز قرار گرفتن فلزات مختلف را نسبت به يكديگر نشان مي‌دهد. پتانسيل نسبت به الكترود مرجع (H2/H) كه بطور دلخواه صفر فرض شده می‌سنجند. ‌‌}‍‍1‌‌‍{

 خوردگي در سيستم‌هاي خنک‌کننده:

بعضي نواحي سطح فلز ممكن است گاه آند و گاه كاتد باشند كه اين پديده بجاي خوردگي حفره اي ايجاد خوردگي عمومی‌می‌كند، شدت حمله خوردگي به چند عامل متغير شامل اختلاف پتانسيل سيكل باز بين كاتد و آند، سطح نسبي كاتد و آند، اختلاف پتانسيل اضافي اكسيژن و ميزان هدايت آب بستگي دارد. خوردگي عمومی‌كم خطر ترين نوع خوردگي است كه در آن فلز بصورت يكنواخت با سرعتي قابل قبول مثلاً  mpy5 خورده می‌شود. متأسفانه اين نوع خوردگي معمولاً فقط روي كوپن آزمايش خوردگي رخ می‌دهد، در سيستم‌هاي خنک‌کننده اي كه با بازدارنده خوردگي مورد بهسازي قرار مي‌گيرد خوردگي حفره اي و نيز ايجاد برآمدگي تاول[2] ناشي از خوردگي، خيلي متداول است. خوردگي حفره اي در جاهايي كه فيلم بازدارنده داراي پيوستگي نباشد بخصوص در مبدلهاي حرارتي تيوبي كه درجه حرارت پوسته آنها oF140 يا بالاتر باشد خيلي شديد است.

خوردگي حفره‌اي شديد و ضايعات عمومی‌زماني رخ مي‌دهد كه يونهاي مس روي فولاد بنشيند در اين صورت مس كاتد و لايه زيرين فولاد خورده می‌شود. در اين سيستم كوپل شده آهن و مس آهن, به مس نشسته حالت حفاظت كاتدي می‌دهد اما خود قرباني می‌شود. بنابراين املاح مس نبايد در سيستم كولينگ به عنوان ميكروبايوسايد بكار روند، چون مقادير حتي در حدود دهم PPM يون مس می‌تواند موجبات حمله به فلزات شامل آهن، روي و آلومينيم را فراهم سازد. به تاول و برآمدگي ناشي از خوردگي كه روي يك حفره تشكيل می‌شود و معمولاً شكننده می‌باشد Tubercle گويند، برآمدگي تشكيل شده بوسيله خوردگي ناشي از باكتريهاي هوازي شامل اكسيد آهن فريك و اكسيد مغناطيسي آهن می‌باشد و در نوع ديگر از خوردگي كه بوسيله باكتريهاي بي هوازي ايجاد می‌شود اغلب شامل سولفيد آهن می‌باشد. خوردگي شياري[3] يا خوردگي تماسي در جاهايي اتفاق می‌افتد كه فلز با غير فلز در تماس باشد. همچنين در محل‌هاي اتصالات، جوشها و نشست‌های شيرها مشاهده می‌شود. پيل‌هاي الكتروشيميايي ايجاد شده از تفاوت الكتروليت‌ها يا اكسيژن احتمالاً در سيستم‌هاي خنک‌کننده مدار باز نسبت به ساير عوامل نقش بيشتري در ايجاد خوردگي دارند. كنترل خوردگي سيستمهايي كه بوسيلة رسوب، لجن، گل و نظاير آنها آلوده باشند بواسطه وجود تعداد زيادي از پيلهاي غلظتي اغلب غير ممكن است.

 

روش‌هاي اندازه گيري سرعت خوردگي در برجهاي خنک‌کننده:

ASTMD2688-70: روش استاندارد آماده سازي كوپن‌ها را ارايه نموده است. متخصصان معتقدند كه الگوي جريان عبور يافته از كوپن‌هاي خوردگي با جريان آب درون تجهيزات انتقال حرارت بواسطه مساحت زياد لبه بر روي تيغه‌هاي سطح قابل مقايسه نيست. همچنين محل يك كوپن در سيستم خنک‌کننده روي نتايج بدست آمده تأثير دارد. براي مثال مرسوم است كوپن‌ها را در مسير آب برگشتي به برج خنک‌کننده قرار دهند، اما در اينجا غلظت اكسيژن محلول كمترين مقدار و دماي برج خنک‌کننده بالاترين مقدار را داراست كه اين مطلب ممكن است كمكي به كاهش وزن غير معقول باشد. بالا رفتن درجه حرارت موجب افزايش سرعت نفوذ اكسيژن و همينطور سرعت خوردگي می‌شود. سرعت خوردگي عمومی‌كه بوسيله يك كوپن نشان داده می‌شود ممكن است قابل ملاحظه و يا قابل اغماض باشد، اما وجود حفره‌ها هميشه جدي است، عمق حفره‌ها نسبت به سطح كوپن بوسيله يك عمق سنج اندازه گيري می‌شود و تعداد، اندازه و شكل و نحوه توزيع حفره‌ها شرح داده می‌شود.

بعضي اوقات فاكتور خوردگي حفره اي[4] محاسبه ميشود، كه عبارتست از نسبت عمق عميق ترين حفره به متوسط خوردگي محاسبه شده از روي كاهش وزن: اگر خوردگي يكنواخت باشد فاكتور خوردگي حفره اي معادل يك می‌شود. سرعت خوردگي حفره اي را بر حسب mpy می‌توان از فرمول زير حساب كرد.

= عمق حفره و T زمان برحسب تعداد روزها كه كوپن در معرض جريان آب بوده محاسبه نموده حفره‌ها در فيلم‌هاي محافظ ناپيوسته در سطوح تحت تنش و در PH پايين تشكيل می‌شود، آنها همچنين در غلظت‌هاي كم باز دارنده خوردگي يا در بهسازهاي غير مؤثر تشديد می‌شوند.

اندازه گيري مقاومت الكتريكي و پلاريزاسيون خطي يا منحني‌هاي تافل روش‌هاي ديگر اندازه گيري سرعت خوردگي در نمونه‌هاي آبي است كه دستگاه‌هاي CK2 پترولیت بر اساس تغيير مقاومت آب، سرعت خوردگي را بر اساس رسم منحني‌هاي پلاريزاسيون نشان می‌دهد. روش‌هاي الكتريكي نيز مانند كوپن‌هاي فلزي داراي محدوديت بوده و مقادير خوردگي بدست آمده مؤيد ميزان خوردگي در نقطه ايست كه مورد اندازه گيري قرار می‌گيرد. ]20[

مبدل حرارتي آزمايشگاهي:

استفاده از يك لوله فلزي دو جداره كه از جدار بيروني آن بخار[5] و از لوله داخلي آن[6] آب خنک‌کننده عبور می‌نمايد راهي براي شبيه سازي فرآيند مبدلهاي حرارتي است. كه به تبع آن می‌توان خوردگي و رسوب گذاري ناشي از خطاي بهسازي آب را مورد پيش بيني قرار داد. يك جريان سنج براي اندازه گيري ميزان جريان آب و يك تنظيم كننده فشار بخار براي تنظيم درجه حرارت خروجي آب در نظر گرفته می‌شود. معمولاً از بخار با فشار psig5 بعنوان منبع حرارت استفاده می‌شود. آب از داخل لوله با سرعت gpm5-3 با تنظيم فشار بخار بمنظور ميزان اختلاف درجه حرارت ورودي و خروجي آب در حد  عبور می‌كند. تيوب ‌ها می‌بايد حداقل براي مدت 30 روز در معرضي آب قرار گيرد كه پس از اين مدت می‌توان لوله‌ها را براي خوردگي و تشكيل رسوب مورد بازرسي قرار داد.

درجه حرارت بخار 225 درجه فارنهايت و سايز لوله 5/0×30 اينچ می‌باشد.

نقش مواد شيميايي بازدارنده خوردگي و جلوگيري از رسوب گذاري در برجهاي خنك كننده:

آشنايي با مواد بازدارنده خوردگي، رسوب‌گذار، شناخت پارامترهاي آب در گردش، تمايل به خوردگي يا رسوب‌گذاري، كوپن‌گذاري و ... از جمله عواملي هستند كه در كنترل خوردگي در برجهاي
خنك‌كننده نقش دارند.

بازدارنده‌هاي خوردگي[7]

          استفاده از مواد شيميايي بازدارنده خوردگي يكي از رايج‌ترين موارد كنترل خوردگي در صنعت مي‌باشد، اين مواد وقتي بمقدار كم به محيط‌هاي آبي اضافه مي‌گردند. با مختل نمودن مكانيزمهاي الكتروشيميايي آندي و كاتدي و يا هر دو باعث كنترل خوردگي در سيستم مي‌گردند. مواد بازدارنده آنديك در سطح آند، يك فيلم محافظ تشكيل مي‌دهند كه پتانسيل را در آند افزايش داده و واكنش خوردگي را كند مي‌سازد، فيلم محافظ با چشم ديده نمي‌شود و ظاهر فلز بدون تغيير باقي مي‌ماند.

          بازدارنده‌هاي كاتدي غالباً يك فيلم قابل رويت در سراسر سطح كاتد تشكيل مي‌دهند و فلز را از طريق محدودكردن دسترسي اكسيژن محلول به سطوح فلزي پلاريزه مي‌كنند، فيلم محافظ تشكيل شده همچنين محل‌هاي متصاعد شدن هيدروژن را مسدود ساخته و از پديده دپلاريزه‌شدن جلوگيري مي‌نمايد.

بازدارنده هاي متداول كه براي كنترل خوردگي در محيط‌هاي آبي استفاده مي‌شوند عبارتند از:

الف:بازدارنده کاتدی[8]

نقطه قابل توجه در بازدارنده‌های کاتدی در سیستم‌های خنک‌کننده، احیای اکسیژن بوسیله الکترونهای جریان خوردگی است.

                                                                                                                                                                          Eo=0.4

یون روی از انجام نیمه واکنش کاتدی فوق جلوگیری می‌نماید و pH در محلول بالا رفته و رسوب Zn(OH)2 تشکیل می‌شود که واکنش احیای اکسیژن را متوقف می‌کند. حفاطت خوردگی بوسیله فیلم کریستالی (Zn,Fe)3(PO4)2,4H2O با لایه‌های اضافی Zn3(PO4)2 ایجاد می‌شود. بازدارنده کاتدی غالبا یک فیلم قابل رویت در سطح کاتد ایجاد می‌کند و فلز را از طریق محدود کردن دسترسی اکسیژن محلول به سطوح فلزی پلاریزه می‌کند. فیلم محافظ تشکیل شده همچنین محل‌های متصاعد شدن هیدروژن را مسدود ساخته و از پدیده دیپلاریزاسیون جلوگیری می‌کند. در سیستم‌های خنک‌کننده مدار باز پلی فسفات‌ها اغلب بعنوان کنترل کننده خوردگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اثر هیدرولیز پلی‌فسفات ارتوفسفات بوجود می‌آید که در بهسازی آب به این فرایند برگشت‌پذیری[9] گویند. سرعت برگشت‌پذیری با افزایش درجه حرارت، کاهش pH، افزایش غلظت کلسیم زیاد می‌شود. غلظت اورتوفسفات در آب برج‌های خنک‌کننده بخاطر فولینگ مضری که تشکیل می‌دهد، مهم است. جهت رفع نواقص هیدرولیز پلی‌فسفات‌ها، در سالهای اخیر برخی ترکیبات بنام فسفونات‌ها به عنوان جانشین پلی‌فسفات‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

آمینومتیلن فسفونات با پلی فسفات‌ها این تفاوت را دارند که در ساختمان آنها پیوند‌های پایه کربن- فسفری وجود دارد. قابل توجه است که هیدروکسی اتیلیدن دی‌فسفونات اثر ضدرسوبی خوبی در دماهای بالا دارد. جهت ممانعت از خوردگی مس در سیستم بهتر است به بازدارنده‌های فوق 2-مرکاپتوبنزوتیازول اضافه شود.

ساختار مولكولي تري پلي فسفات سديم با فرمول كلي بشرح زير است:

 

 

O

 

O

 

 

Na

O

P

O

P

O

Na

 

 

O

Na

 

O

Na

 

X

 

يكي از مشكلات پلي فسفاتها هيدروليز پيوند فسفر- اكسيژن است كه باعث ايجاد مولكول ساده ارتو فسفات مي‌گردد. با ايجاد رسوب و تشكيل پيل اختلاف غلظت اكسيژن عمل خوردگي تشديد مي‌گردد. عيب ديگر پلي‌فسفاتها اين است كه هنگام تجزيه به ارتو فسفات غذاي مناسب ميكروارگانيزمهاي محيط را تأمين مي‌نمايند.

 

 

- فسفونات‌ها HEDP

(1- هيدروكسي‌اتيليدن – 1و 1 دي فسفونيك اسيد) نسبت به پلي‌فسفاتها پايداري بيشتري دارند، باند كربن– فسفر فسفوناتها از باند فسفر– كربن پلي‌فسفاتها داراي پايداري بيشتر مي‌باشد، لذا فسفوناتها تجزيه نمي‌شوند.

 

 

 

H

 

 

 

H

O

O

O

O

O

H

 

 

P

C

P

 

 

H

O

 

CH3

 

O

H

- مخلوط هاي تقويتي (سنرژيسم)

          جهت كنترل بهتر خوردگي معمولاً بازدارنده‌هاي آندي و كاتدي را باهم مخلوط كرده تا حفاظت بهتري را نتيجه بگيرند. مخلوط فسفوناتها و فسفاتها همرا با پليمرهاي ديگر قادرند از تشكيل رسوب كربنات كلسيم و فسفات كلسيم كه در محيط‌هاي قليايي رسوب مي‌نمايند جلوگيري كنند.

ب- بازدارنده‌هاي آندي[10]

عوامل اكسيد كننده شامل كرومات، موليبدات و تنگستات، آهن را با پتانسيل اكسايش چند دهم ولت در جهت نجيب، رويين می‌كنند. و حلاليت آهن پايين مي‌آيد.

كرومات از مؤثرترين بازدارنده‌هاي آندي است كه بطور وسيع بخصوص بصورت تركيب با يون روي بكار می‌رود. كرومات با يون آهن در آب سيستم‌هاي خنک‌کننده در pH حدود 8-5/6 بصورت دو نيم واكنش زير فرموله می‌شود:

هيدروكسيد ايجاد شده بعداً آب خود را از دست داده و بصورت Cr2O3 و Fe2O3 در می‌آيد كه در قسمت‌هاي آندي، تشكيل فيلم محافظ اكسيدی می‌نمايد.

بعلت سميت كرومات استفاده از باز دارنده‌هاي آلي نظير بنزوتری آزول، مركاپتوتري آزول و توليل تري آزول، امروزه كاربرد دارد. آهن بوسيله فيلم اكسيدهاي فلزي كه بعنوان سدي در مقابل نفوذ عمل می‌كنند پوشانده می‌شود و نسبت به خوردگي حالت رويين پيدا می‌كند. ]20[

 روش هاي پايش خوردگي

به منظور كنترل واحدهاي بهره برداري روش‌هاي زيادي رايج است كه معمول‌ترين آنها عبارتند از: كوپن خوردگي، الكترودهاي پلاريزه خطي، منحني‌هاي تافل، اندازه‌گيري مقدار آهن، كنترل pH، اكسيژن محلول و.....

 

كوپن خوردگي[11]

          نمونه هاي فلزي بصورت باريكه اي از آلياژ مورد نظر بر اساس قابليت استفاده آنها در
محيط هاي مختلف با تشخيص مهندسي خوردگي كه جنس آن از كربن استيلAISI 1010,1020، Brass، S.S.304 و ... با اندازه هاي استاندارد.

cm 16/0 × 27/1 × 63/7

cm 12/0 × 9/0 × 50/7

انتخاب محل مناسب نصب كوپن، درجه حرارت، محيط‌هاي آبي حاوي ذرات معلق گل و لاي، عوامل خورنده، سرعت جريان آب، محيط‌هاي ساكن، تداخل آلودگي‌هاي فرآيندي از جمله عواملي هستند كه بر ميزان خوردگي مؤثر هستند، لذا در تفسير نتايج خوردگي بايد هريك از موارد فوق ذكر گردد. ميزان خوردگي در زمانهاي (45-15) روز با استفاده از كوپن‌هاي فلزي مي‌توان گزارش نمود، زمانهاي بين (90-60) روز ضمن اينكه نرخ خوردگي را دقيق تر تفسير مي‌نمايد وضعيت سيستم را از نظر خوردگي حفره‌اي نيز مشخص مي‌كند.

هنگام نصب و خارج نمودن كوپن‌هاي فلزي از سيستم بايد دقت شود كه كوپن‌ها حتي‌الامكان با انگشتان دست تماس پيدا نكنند. و همچنين آنها را در محل هاي آلوده قرار ندهند.

پس از خارج نمودن كوپن از سيستم وضعيت ظاهري كوپن از نظر رسوب، سائيدگي و .... بررسي و در گزارش قيد گردد. سپس كوپن را از نگهدارنده جدا نموده و داخل پلاستيك نموده و به آزمايشگاه ارسال گردد.


 

روش‌هاي بيان سرعت خوردگي

براي بيان سرعت خوردگي واحدهاي زير بكار مي‌روند.

  • يك هزارم اينچ در سال Mills (0.001)" Per year (mpy)
  • ميلي گرم بردسيمتر مربع در روز Miligram / Square Decimeter. Day (mdd)
  • ميلي متر در سال Millimeter / year (mm/y)

ضخامت از دست رفته برحسب هزارم اينچ در سال (mpy) بهترين روش بيان سرعت خوردگي است.

= اختلاف وزن كوپن ميلي گرم

D= دانسيته كوپن فلزي – گرم بر سانتي متر مكعب

A= سطح كوپن اينچ مربع

T= زمان آزمايش ساعت

 

 

 

 

 

 

 

 

طبقه بندي سرعتهاي خوردگي با نتايج كوپن‌هاي آزمايشي در جدول زير نوشته شده است.

ميزان خوردگي (mpy)

آلياژ مس

فولاد كربني

شرح

1/0<

2-1<

ناچيز

2/0-15/0

5-2

ملايم

35/0-2/0

10-5

متوسط

5/1-5/0

10>

شديد

 

معمولاً از طريق بازرسي فني در طي توقف واحد مي‌توان دريافت كه هدر رفتن فلز در يك سيستم خنك كننده بيش از آن مقداري است كه توسط آزمايش‌هاي خوردگي نشان داده می‌شود.

کیفیت آب:

روشهایی برای پیش بینی خوردگی و یا رسوب‌گذاری آب با استفاده از روش تجزیه شیمیایی پیشنهاد شده است. یکی از معروفترین آنها بر اساس شیمی اسیدکربنیک و املاح آنست.

Ca(HCO3)2                   CaCO3+CO2+H2O

با افزایش درجه حرارت واکنش بسمت راست سوق می‌نماید. کربنات کلسیم اضافی روی سطوحی که در آنها انتقال حرارت صورت می‌گیرد، رسوب می‌نماید. ابتدا Langelier مفهوم pH اشباع آب را معرفی کرد. در اثر اضافه کردن یا خارج کردن گازکربنیک از محلول آبی در حالت تعادل با کربنات کلسیم جامد حاصل می‌شود.

 

معادله لانگ لر:                                                    

pH محلولي است كه در آن كربنات كلسيم با يونهاي خود در حال تعادل است               pHS

منفي لگاريتم ثابت تفكيك مرحله دوم اسيد كربنيك                                          

 

ثابت تفكيك كربنات كلسيم                                                                     

PCa=-log [Ca2+]

PALK=-log[Alk]

شاخص اشباع (يا انديس لانگ لر)                                                            L.I=pH-pHS

pH حقيقي محلول  pH

محلول در حد اشباع و كربنات رسوب مي‌كند                                                             pH-pHS> 0                                         

آب خورنده و كرنبات رسوب نمي‌كند                                                                       pH-pHS< 0

محلول كاملاً در حال تعادل است.                                                                           pH-pHS= 0

در روش ريزنار (Ryznar) شاخص پايداري آب تعريف مي‌شود.

شاخص پايداري                                           S.I=2pHS-pH

آب شديد خورنده                                              7  2pHS-pH

آب رسوب گذار                                  6          2pHS-pH

آب نه خورنده و نه رسوب گذار7       شاخص پايداري 6

انديس پوكوريوس:   2pHS-pHeq

pHeq  يا pH تعادلي آب در نظر گرفته مي‌شود.

          در بسياري موارد مناسب‌تر بودن انديس پوكوريوس نسبت به انديس لانگ لر و ريزنار براي آبهائيكهpH آنها بيشتر از 8 مي‌باشد مشاهده شده است. لذا pH تعادلي (pHeq) براساس قليائيت توسط رابطه زير تعريف مي‌شود.

pHeq=1.465 log(T.A) +4.54

T.A= total Alkalinity

در بكارگيري انديس پوكوريوس اگر عدد بدست آمده بزرگتر از 6 باشد تایید کننده خورنده بودن و كوچكتر از 6 نشانگر رسوب گذاري است.

استفاده از انديس پوكوريوس باعث مصرف كمتر اسيد، افزايش سيكل غلظت صرفه جويي در مصرف آب جبراني و مهمتر از همه حفاظت بهتر لوله‌ها و تجهيزات سيستم هاي خنك كننده مي‌شود.

براي محاسبه انديس هاي لانگ لر، پايداري و پوركوريوس آناليز آب مورد نظر و مقدار pHS بايد مشخص باشد.

براي تعيين pHS  از روش هاي مختلف استفاده مي‌شود.

با استفاده از پارامترهاي فيزيكي شيميايي آب نظير pH، TDS، سختي كلسيم Ca(H)، قليائيت M.alkalinity و دماي آب جداول و فرمول هاي محاسباتي مي‌توان pHS نمونه را حساب كرد.

براي مثال: آناليز شيميايي آبي بشرح زير داده شده است در مورد رسوب گذاري و يا خورندگي اين آب اظهار نظر نمائيد.

Ca.H = 200   mg/lit as CaCO3

M.Alk =160  mg/lit as CaCO3

TDS = 400    mg/lit as CaCO3

pH= 7.8

t= 140°F

 

با استفاده از جدول (Lange lier Saturation index Chart)

P Ca = 2.70                                                                                                                                                                                                                                                       [شکل 11]

Palk= 2.50

Cat 140 °F=1.56

pHS = 6.76

 pH= 7.80واقعي

pH - pHS =7.80-6.76=+1.04 = شاخص اشباع

= 2PHs-PH= 2×6/76-7/80= 13/52-7/80=5/72 شاخص پايداري

هردو انديس شاخص اشباع و پايداري نشان مي‌دهد كه آب رسوب گذار است.

جهت محاسبه pHs یا pH اشباع شدن رسوب کربنات کلسیم در آب برج از فرمول زیر نیز استفاده می‌شود:

pHs=(9.3+A+B)-(C+D)

مقدار A ضریب مربوط به املاح محلول کل TDS، مقدار B ضریب مربوط به دمای ورودی مبدل حرارتی یا کندانسور، C ضریب مربوط به سختی کلسیم آب برج و D ضریب مربوط به قلیائیت برج رانشان می‌دهد.

با استفاده از جدول صفحه پیوست ضریب:

A=0.2

B=1.4

C=1.9

D=2.3

pHs=(9.3+0.2+1.4)-(1.9+2.3)=6.7

L.I=pH-pHs=7.8-6.7=1.1

پس از محاسبه ضرایب L.I یا S.I چنانچه آب برج رسوب‌گذار باشد باید مقدار تزریق اسید افزایش یابد و چنانچه آب خورنده باشد باید مقدار اسید را کاهش داد. برای جلوگیری از خوردگی، مقدار L.I  را ترجیحا متمایل به مثبت و در حدود 2/0-1/0 نگه می‌دارند تا از بروز خوردگی در لوله‌ها جلوگیری شود.

یکی از مواد شیمیایی که معمولا در برجهای خنک‌کننده نیروگاهها استفاده می‌شود کالگون یا پلی‌ متا فسفات سدیم n(PO3Na) که در آن n=2-20 می‌باشد، است.

معمولا در برجها بیشتر هگزامتافسفات سدیم یا 6(PO3Na) مورد استفاده قرار می‌گیرد که مانع رسوب‌گذاری املاح تغلیظ شده کلسیم و منیزیم و یونهای دیگر می‌گردد. کالگون با ایجاد یک فیلم نازک در جداره داخلی لوله محیط خورنده و ساینده را از محیط فلز جدا می‌کند و نیز در آب بصورت ارتوفسفات در می‌آید و با کلسیم ترکیب می‌شود و تولید ماده لجنی شکل،  شبیه سفیده تخم مرغ، .می‌نماید که مانع ایجاد رسوب می‌گردد [21].

طی سالها نظرات مختلفی ارایه شده است، اما اخیرا تاکید بر آنست که اخذ هیچ نتیجه‌ای در مورد خوردگی یا رسوب گذاری از معادله‌ای که از تعادلهای مختلف نتیجه شده است، در مورد آبی که روی آن بهسازی انجام شده است مورد انتظار نیست نه pH  اشباع و نه مقادیر بدست آمده از آن برای سیستم‌های خنک‌کننده صنعتی که آب آنها مورد بهسازی قرار گرفته معنایی ندارد [20].

Larson و Skold تاثیر یونهای کلراید و سولفات را بر روی خورندگی آب دریا برای فولاد و چدن مطالعه نمودند و دریافتند که بیکربنات بطور ملایم از خوردگی فولاد ممانعت می‌کند. خوردگی مربوط به یونهای خورنده کلراید و سولفات در آب خام بشرح زیراست:

R=epm (Cl-+SO4-2)/epm (M.alk)

epm Cl-=ppmCl-×0.0282

epm SO4-2=ppm SO4-2×0.208

epm M=ppm CaCO3 (M.alk) ×0,02

اگر در یک نمونه آب خام pH حدود 8-7 و R کمتر از 1/0 باشد، چنانچه آب بهسازی نشده باشد تا حدودی خورنده است. جریان آنیونها بخصوص یونهای کلراید به آند باعث از هم گسیختن فیلم رویین کننده می‌شود.یون‌های کلرید با نفوذ به خلل و فرج ایجاد حفره می‌نمایند. یونهای سولفات نیز بمیزان قابل ملاحظه‌ای جذب فیلمهای رویین پلاریزه می‌شوند که در نتیجه، این فیلمها دی‌پلاریزه می‌شوند.

ملاحظات در بهسازی شیمیایی آب:

در هنگام آنالیز شیمیایی فیزیکی آبهای جبرانی و بازگردشی باید توجه نمود که:

غلطت کلسیم در آب گردشی می‌بایست محدود باشد تا از تشکیل رسوب غیرمحلول املاح کلسیم مربوط به کربنات، سولفات و فسفات جلوگیری شود. قلیائیت متیل اورانژ مقدار اسید لازم برای تنظیم pH  را معین می‌کند. غلطت زیاد سولفات موجب خرابی سیمان حوضچه‌ها و نیز تشکیل رسوب غیرمحلول سولفات کلسیم می‌شود. غلظت زیاد سیلیس در آب خنک‌کننده باعث تشکیل رسوبات سیلیسی مشکل‌زا می‌شود. که میزان هدایت الکتریکی حرارتی را خیلی پایین می‌آورد. بالا رفتن املاح باعث زیاد شدن قدرت یونی آب گردشی شده که در بعضی موارد مانع تشکیل فیلم محافظ می‌گردد و همچنین باعث افزایش جریان خوردگی و کم تاثیری بایوساید می‌شود.

کدورت آبهای سطحی ایجاد بار الکتریکی منفی می‌نماید که با استفاده از پلیمرهای کاتیونی با وزن مولکولی بالا که اغلب با زاج آلومینیوم یا املاح آهنIII ترکیب می‌شوند و بعنوان مواد منعقد کننده عمل کرده و کدورت آب را از بین می‌برند.

ترکیبهای متعددی از مواد شیمیایی برای بهسازی آب خنک‌کننده توصیه شده که در جدول زیر آورده شده است[20].


بازدارنده خانواده آزول-روی-پلی‌فسفات:

بنزوتری‌آزول نسبت به 2-مرکاپتول تیازول بعلت سازگاری با کلر مزیت دارد، تولیل تری آزول شاید بهترین بازدارنده خوردگی در بین آزول‌ها باشد. آزول‌ها مخصوص حفاظت مس و آلیاژهای آن در مقابل حمله فسفوناتها و پلی‌آکریلیت‌ها می‌باشند.

بازدارنده‌های خوردگی را می‌توان با مقایسه سرعت بازدارندگی خوردگی آنها، روی فولاد کربنی در مقایسه با نمونه‌ای که بدون بازدارنده تحت هوادهی قرار گرفته (Corrosion rate=30-40 mpy) ارزیابی نمود.

Corrosion Inhibition%=(Corrosion rate without inhibitor-Corrosion rate with inhibitor)×100/Corrosion rate without inhibitor

رسوب دهی و فولینگ:

فولینگ شامل تجمعات املاح غیر محلول و اکسیدهای هیدراته تولید شده بر اثر خوردگی و تجمعات مواد خارجی نظیر لجنها، برگها و الیاف مخلوط با بقایای میکروبی می‌باشد که حالتی سست و نرم داشته و دارای خلل و فرج بوده و یا بشکل دلمه‌ای و ژلاتینی می‌باشد. فولینگ مزاحم عبور آب خنک کننده در مبدلهای حرارتی می‌باشد و میزان انتقال حرارت را شدیدا کاهش می‌دهد.

روش مطلوب آنست که مواد جامد شامل خاک، املاح با محلولیت کم، ذرات حاصل از خوردگی و توده‌های بیولوژیکی در آب خنک‌کننده، بصورت پخش شده[12] نگه داشته شوند. مواد شیمیایی که اینکار را انجام می‌دهند، مواد پراکنده‌کننده[13]، ضد رسوب و یا ضد فولینگ نامیده می‌شوند.

این مواد شیمیایی، ترکیبات نامحلول را متفرق نموده و یا بصورت کلویید در آورده و با زیراب خارج می‌کنند.

پراکنده‌کننده‌های سنتزی:

با ظهور پلیمرهای الکترولیتی بعنوان عامل پراکنده کننده، بهسازی برج‌های خنک‌کننده پیشرفت بسیار مهمی کرده است. پلی‌اکریلات‌هایی که دامنه وزن مولکولی آنها 10-2 میلیون باشد بعنوان لخته کننده[14] و آنهایی که وزن مولکولی آنها 20000 تا 10000 باشد، بعنوان پراکننده‌کننده و آنهایی که دارای وزن مولکولی 1000-800 باشد، تاثیر ضدرسوبی[15] خوبی دارند.

برای پراکنده کردن و حذف روغن و نیز عامل مرطوب کننده به برجهای خنک‌کننده پراکنده کننده‌ای با نام تجاری Aerosolot و نام شیمیایی دی اکتیل سولفوسوکسینات سدیم استفاده می‌شود.

فیلتراسیون:

فولینگ در سیستم خنک‌کننده در نتیجه گل ولای موجود در آب جبرانی، گرد و خاک، الیاف چوبهای برج خنک‌کننده و رشد میکروبها و محصولات حاصل از واکنش بهسازی شیمیایی می‌باشد. جرمهای لجن و بقایای میکروبها در برجهای خنک‌کننده جریان آب را کند می‌کنند و در نتیجه انتقال حرارت کاهش یافته و باعث افت سطوح تبادل حرارتی می‌گردد. لذا در جاهایی که حجم مواد معلق در آب جبرانی زیاد باشد، مانند گل و لجن موجود در آب رودخانه یا لخته‌های خروجی از کلاریزیفایر، نصب فیلتر بسیار مناسب است. فیلترهای ثقلی دارای لایه‌های درجه‌بندی شده شن و قلوه سنگ و یا ذغال آنتراسیت مناسب می‌باشد.

غیر فعال سازی یا رویین سازی[16]:

اگر آهن بوسیله فیلم اکسیدهای فلزی که بعنوان سدی در مقابل نفوذ عوامل خورنده به سطح فلز عمل می‌کند، پوشانده شود؛ نسبت به خوردگی حالت رویین پیدا می‌کند. پس از شستشوی شیمیایی بایستی یک لایه محافظ در داخل لوله‌ها یا قسمت‌هایی که مورد شستشو قرار گرفته است بوجود آوریم یعنی آند و کاتد را از هم جدا کنیم. بر این اساس مرحله‌ای بنام غیر فعال سازی سطح انجام می‌شود.

در بعضی از سیستمها که از فولاد ضد زنگ ساخته‌شده‌اند، توسط هیدرازین[17] فیلم Fe3O4 یا اکسید مغناطیسی آهن را بوجود می‌آورند. در ابتدا Fe2O3 را بوجود ‌آورده و سپس هیدرازین را تحت درجه حرارت در تماس با آن قرار داده و فیلم فوق تشکیل می‌شود.

6Fe2O3+N2H4               4Fe3O4+N2+2H2O

چون Cu2O در مبدلهای حرارتی محافظت کنندگی بهتری را نسبت به CuO دارد، لذا سعی می‌شود که اکثرا لایه‌های رویین روی مس و آلیاژهای آن بصورت Cu2O در آید. یکی از کارهای مهم هیدرازین تبدیل CuO به لایه رویین مقاوم Cu2O است:

N2H4+4CuO                 2Cu2O+2H2O+N2                                                                                                                                                                                  [21]

شكل 11

 

[1] . Electro Motive Force or EMF series

[2] . Tubercle

[3] . Crevice Corrosion

[4] . Pitting factor

[5] . Shell

[6] . Tube

[7] . Corrosion inhibitors

[8] . Cathodic Inhibitors

[9]  Inversion

[10] . Anodic inhibitors

[11] . Corrosion Coupons

[12] . Dispersed

[13] . Dispersant

[14] . Flocculant

[15] . Anti percipitant

[16] . Passivation

[17] . N2H4

logo-samandehi

آگهی‌های مرتبط با تجهیزات ثابت