نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك.من خلال الاستمرار في تصفح هذا الموقع ، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.معلومات إضافية.
تشمل الأنظمة الصيدلانية البخارية النقية أو النقية المولدات وصمامات التحكم وأنابيب التوزيع أو خطوط الأنابيب والمصائد الحرارية الديناميكية أو المتوازنة ومقاييس الضغط ومخفضات الضغط وصمامات الأمان والمراكم الحجمية.
معظم هذه الأجزاء مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لترًا وتحتوي على جوانات من البوليمر الفلوري (عادةً بولي تترافلورو إيثيلين ، المعروف أيضًا باسم تفلون أو PTFE) ، بالإضافة إلى المواد شبه المعدنية أو غيرها من المواد المرنة.
هذه المكونات عرضة للتآكل أو التدهور أثناء الاستخدام ، مما يؤثر على جودة الأداة المساعدة Clean Steam (CS) النهائية.قام المشروع المفصل في هذه المقالة بتقييم عينات الفولاذ المقاوم للصدأ من أربع دراسات حالة لنظام CS ، وتقييم مخاطر تأثيرات التآكل المحتملة على العمليات والأنظمة الهندسية الحرجة ، واختبار الجسيمات والمعادن في المكثفات.
يتم وضع عينات من الأنابيب المتآكلة ومكونات نظام التوزيع لفحص المنتجات الثانوية للتآكل.9 لكل حالة محددة ، تم تقييم ظروف السطح المختلفة.على سبيل المثال ، تم تقييم تأثيرات التآكل والاحمرار المعياري.
تم تقييم أسطح العينات المرجعية لوجود رواسب أحمر الخدود باستخدام الفحص البصري ، والتحليل الطيفي الإلكتروني لأوجير (AES) ، والتحليل الطيفي الإلكتروني للتحليل الكيميائي (ESCA) ، والفحص المجهري الإلكتروني (SEM) ، والتحليل الطيفي الإلكتروني بالأشعة السينية (XPS).
يمكن أن تكشف هذه الطرق عن الخصائص الفيزيائية والذرية للتآكل والرواسب ، وكذلك تحديد العوامل الرئيسية التي تؤثر على خصائص السوائل التقنية أو المنتجات النهائية.واحد
يمكن أن تتخذ منتجات التآكل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أشكالًا عديدة ، مثل طبقة قرمزية من أكسيد الحديد (بني أو أحمر) على السطح أسفل أو فوق طبقة أكسيد الحديد (أسود أو رمادي) 2.القدرة على الهجرة إلى المصب.
قد تتكاثف طبقة أكسيد الحديد (أحمر الخدود الأسود) بمرور الوقت حيث تصبح الرواسب أكثر وضوحًا ، كما يتضح من الجسيمات أو الرواسب المرئية على أسطح غرفة التعقيم والمعدات أو الحاويات بعد التعقيم بالبخار ، فهناك هجرة.أظهر التحليل المختبري لعينات المكثفات الطبيعة المشتتة للحمأة وكمية المعادن القابلة للذوبان في سائل CS.أربعة
على الرغم من وجود العديد من الأسباب لهذه الظاهرة ، فعادة ما يكون مولد CS هو المساهم الرئيسي.ليس من غير المألوف العثور على أكسيد الحديد الأحمر (بني / أحمر) على الأسطح وأكسيد الحديد (أسود / رمادي) في الفتحات التي تنتقل ببطء عبر نظام توزيع CS.6
نظام التوزيع CS هو تكوين متفرع مع نقاط استخدام متعددة تنتهي في مناطق نائية أو في نهاية الرأس الرئيسي والعناوين الفرعية المختلفة.قد يشتمل النظام على عدد من المنظمين للمساعدة في بدء خفض الضغط / درجة الحرارة في نقاط استخدام محددة قد تكون نقاط تآكل محتملة.
يمكن أن يحدث التآكل أيضًا في مصائد التصميم الصحي التي يتم وضعها في نقاط مختلفة في النظام لإزالة المكثفات والهواء من تدفق البخار النظيف عبر المصيدة أو أنابيب المصب / أنابيب التفريغ أو رأس المكثف.
في معظم الحالات ، من المحتمل أن يحدث الترحيل العكسي حيث تتراكم رواسب الصدأ على المصيدة وتنمو في اتجاه المنبع إلى خطوط الأنابيب المجاورة أو جامعي نقاط الاستخدام وخارجها ؛يمكن رؤية الصدأ الذي يتشكل في الفخاخ أو المكونات الأخرى في أعلى المنبع مع الهجرة المستمرة في اتجاه التيار وأعلى التيار.
تُظهر بعض مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ أيضًا مستويات مختلفة متوسطة إلى عالية من الهياكل المعدنية ، بما في ذلك دلتا الفريت.يُعتقد أن بلورات الفريت تقلل من مقاومة التآكل ، على الرغم من أنها قد تكون موجودة في أقل من 1-5٪.
كما أن الفريت ليس مقاومًا للتآكل مثل الهيكل البلوري الأوستنيتي ، لذلك يتآكل بشكل تفضيلي.يمكن الكشف عن الفريت بدقة باستخدام مسبار الفريت وشبه دقيق بمغناطيس ، ولكن هناك قيودًا كبيرة.
من إعداد النظام وحتى التشغيل الأولي وبدء تشغيل مولد CS الجديد وأنابيب التوزيع ، هناك عدد من العوامل التي تساهم في التآكل:
بمرور الوقت ، يمكن أن تؤدي العناصر المسببة للتآكل مثل هذه إلى إنتاج منتجات تآكل عندما تتلاقى وتتحد وتتداخل مع خليط من الحديد والحديد.عادةً ما يُرى السخام الأسود أولاً في المولد ، ثم يظهر في أنابيب تفريغ المولد وفي النهاية في جميع أنحاء نظام توزيع CS.
تم إجراء تحليل SEM للكشف عن البنية المجهرية للمنتجات الثانوية للتآكل التي تغطي السطح بالكامل بالبلورات والجزيئات الأخرى.تختلف الخلفية أو السطح الأساسي الذي توجد عليه الجسيمات من درجات مختلفة من الحديد (الشكل 1-3) إلى عينات شائعة ، وهي السيليكا / الحديد والرمل والزجاجي والرواسب المتجانسة (الشكل 4).كما تم تحليل منفاخ مصيدة البخار (الشكل 5-6).
اختبار AES هو طريقة تحليلية تستخدم لتحديد كيمياء سطح الفولاذ المقاوم للصدأ وتشخيص مقاومته للتآكل.كما يوضح تدهور الطبقة السلبية وانخفاض تركيز الكروم في الفيلم السلبي حيث يتدهور السطح بسبب التآكل.
لتوصيف التركيب الأولي لسطح كل عينة ، تم استخدام عمليات مسح AES (ملامح تركيز عناصر السطح على العمق).
تم اختيار كل موقع يستخدم لتحليل وتقوية SEM بعناية لتوفير معلومات من مناطق نموذجية.قدمت كل دراسة معلومات من الطبقات الجزيئية القليلة الأولى (المقدرة بـ 10 أنجستروم [Å] لكل طبقة) إلى عمق السبيكة المعدنية (200-1000).
تم تسجيل كميات كبيرة من الحديد (Fe) والكروم (Cr) والنيكل (Ni) والأكسجين (O) والكربون (C) في جميع مناطق Rouge.تم توضيح بيانات ونتائج AES في قسم دراسة الحالة.
تظهر النتائج الإجمالية لـ AES للظروف الأولية أن الأكسدة القوية تحدث في عينات ذات تركيزات عالية بشكل غير عادي من Fe و O (أكاسيد الحديد) ومحتوى منخفض من الكروم على السطح.ينتج عن هذه الرواسب الوردية إطلاق جزيئات يمكن أن تلوث المنتج والأسطح التي تلامس المنتج.
بعد إزالة أحمر الخدود ، أظهرت عينات "التخميل" استعادة كاملة للفيلم السلبي ، مع وصول Cr إلى مستويات تركيز أعلى من Fe ، مع نسبة سطح Cr: Fe تتراوح من 1.0 إلى 2.0 وغياب كلي لأكسيد الحديد.
تم تحليل الأسطح الخشنة المختلفة باستخدام XPS / ESCA لمقارنة التركيزات الأولية وحالات الأكسدة الطيفية للحديد والكروم والكبريت (S) والكالسيوم (Ca) والصوديوم (Na) والفوسفور (P) والنيتروجين (N) و O. و C (الجدول A).
يوجد اختلاف واضح في محتوى Cr من القيم القريبة من طبقة التخميل إلى القيم الأقل الموجودة عادةً في السبائك الأساسية.تمثل مستويات الحديد والكروم الموجودة على السطح سماكات ودرجات مختلفة من رواسب الشفتين.أظهرت اختبارات XPS زيادة في Na أو C أو Ca على الأسطح الخشنة مقارنةً بالأسطح النظيفة والمخمدة.
أظهر اختبار XPS أيضًا مستويات عالية من C في أحمر الحديد (الأسود) الأحمر وكذلك Fe (x) O (y) (أكسيد الحديد) باللون الأحمر.لا تعد بيانات XPS مفيدة لفهم التغييرات السطحية أثناء التآكل لأنها تقيم كلاً من المعدن الأحمر والمعدن الأساسي.يلزم إجراء اختبار XPS إضافي مع عينات أكبر لتقييم النتائج بشكل صحيح.
واجه المؤلفون السابقون أيضًا صعوبة في تقييم بيانات XPS.10 أظهرت الملاحظات الميدانية أثناء عملية الإزالة أن محتوى الكربون مرتفع وعادة ما تتم إزالته عن طريق الترشيح أثناء المعالجة.توضح الصور المجهرية SEM المأخوذة قبل وبعد معالجة إزالة التجاعيد الضرر السطحي الناجم عن هذه الرواسب ، بما في ذلك التنقر والمسامية ، والتي تؤثر بشكل مباشر على التآكل.
أظهرت نتائج XPS بعد التخميل أن نسبة محتوى Cr: Fe على السطح كانت أعلى بكثير عند إعادة تشكيل فيلم التخميل ، وبالتالي تقليل معدل التآكل والآثار الضارة الأخرى على السطح.
أظهرت عينات الكوبون زيادة معنوية في نسبة Cr: Fe بين السطح "كما هو" والسطح المخمل.تم اختبار نسب الحديد الأولي Cr: في المدى من 0.6 إلى 1.0 ، بينما تراوحت نسب التخميل بعد المعالجة من 1.0 إلى 2.5.تتراوح قيم الفولاذ المقاوم للصدأ المصقول كهربائياً والمخمل بين 1.5 و 2.5.
في العينات التي خضعت للمعالجة اللاحقة ، تراوح أقصى عمق لنسبة Cr: Fe (تم تحديده باستخدام AES) من 3 إلى 16 Å.يقارنون بشكل إيجابي مع البيانات من الدراسات السابقة التي نشرتها Coleman2 و Roll.9 أسطح جميع العينات لديها مستويات قياسية من الحديد ، والنيكل ، والأكسجين ، والكروم ، والجيم ، كما تم العثور على مستويات منخفضة من P ، و Cl ، و S ، و N ، و Ca ، و Na في معظم العينات.
هذه المخلفات هي نموذجية للمنظفات الكيميائية أو المياه النقية أو التلميع الكهربائي.عند إجراء مزيد من التحليل ، تم العثور على بعض التلوث بالسيليكون على السطح وعلى مستويات مختلفة من بلورة الأوستينيت نفسها.يبدو أن المصدر هو محتوى السيليكا في الماء / البخار ، أو التلميع الميكانيكي ، أو زجاج الرؤية المذاب أو المحفور في خلية توليد CS.
تم الإبلاغ عن أن منتجات التآكل الموجودة في أنظمة CS تختلف اختلافًا كبيرًا.ويرجع ذلك إلى الظروف المتغيرة لهذه الأنظمة ووضع مكونات مختلفة مثل الصمامات والفخاخ وغيرها من الملحقات التي يمكن أن تؤدي إلى ظروف تآكل ومنتجات تآكل.
بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يتم إدخال مكونات الاستبدال في النظام التي لم يتم تخميلها بشكل صحيح.تتأثر منتجات التآكل أيضًا بشكل كبير بتصميم مولد CS ونوعية المياه.بعض أنواع مجموعات المولدات عبارة عن مراجل لإعادة الغلي بينما البعض الآخر عبارة عن فلاشات أنبوبية.عادةً ما تستخدم مولدات CS شاشات طرفية لإزالة الرطوبة من البخار النظيف ، بينما تستخدم المولدات الأخرى الحواجز أو الأعاصير.
ينتج البعض زنجارًا صلبًا تقريبًا في أنبوب التوزيع والحديد الأحمر يغطيه.تشكل الكتلة المحيرة طبقة من الحديد الأسود مع أحمر خدود من أكسيد الحديد تحتها وتخلق ظاهرة السطح العلوي الثانية على شكل أحمر خدود كثيف يسهل مسحه عن السطح.
كقاعدة عامة ، يكون هذا الرواسب الشبيهة بالسخام الحديدي أكثر وضوحًا من الرواسب الحديدية ذات اللون الأحمر ، وهو أكثر قدرة على الحركة.بسبب حالة الأكسدة المتزايدة للحديد في المكثفات ، فإن الحمأة المتولدة في قناة التكثيف في الجزء السفلي من أنبوب التوزيع تحتوي على حمأة أكسيد الحديد أعلى حمأة الحديد.
يمر أحمر الخدود بأكسيد الحديد عبر مجمع المكثفات ، ويصبح مرئيًا في البالوعة ، ويتم فرك الطبقة العليا بسهولة عن السطح.تلعب جودة الماء دورًا مهمًا في التركيب الكيميائي لبلاشر.
ينتج عن المحتوى العالي من الهيدروكربون الكثير من السخام في أحمر الشفاه ، بينما ينتج عن المحتوى العالي من السيليكا محتوى أعلى من السيليكا ، مما ينتج عنه طبقة أحمر شفاه ناعمة أو لامعة.كما ذكرنا سابقًا ، فإن نظارات رؤية مستوى الماء معرضة أيضًا للتآكل ، مما يسمح للحطام والسيليكا بدخول النظام.
يعتبر المسدس مصدر قلق في أنظمة البخار حيث يمكن أن تشكل الطبقات السميكة الجزيئات.توجد هذه الجسيمات على الأسطح البخارية أو في معدات التعقيم بالبخار.تصف الأقسام التالية التأثيرات الدوائية المحتملة.
توضح الأشكال SEMs As-Is في الشكلين 7 و 8 الطبيعة الجريزوفولفين من الفئة 2 القرمزي في الحالة 1. مصفوفة كثيفة بشكل خاص من بلورات أكسيد الحديد المتكونة على السطح في شكل بقايا حبيبات دقيقة.أظهرت الأسطح المطهرة والخاملة أضرارًا تآكلًا نتج عنها نسيج سطح خشن ومسامي قليلاً كما هو موضح في الشكلين 9 و 10.
مسح NPP في الشكل.يوضح الشكل 11 الحالة الأولية للسطح الأصلي مع أكسيد الحديد الثقيل عليه. يشير السطح الخامل والمخمل (الشكل 12) إلى أن الفيلم المنفعل يحتوي الآن على محتوى Cr (خط أحمر) مرتفع أعلى من Fe (الخط الأسود) عند> 1.0 Cr: Fe. يشير السطح الخامل والمخمل (الشكل 12) إلى أن الفيلم المنفعل يحتوي الآن على محتوى Cr (خط أحمر) مرتفع أعلى من Fe (الخط الأسود) عند> 1.0 Cr: Fe. ассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то، то пасивная пленка теперь иненка красная линия) по сравнению с Fe (ерная линия) при соотношении Cr: Fe> 1،0. يشير السطح الخامل وغير المنشط (الشكل 12) إلى أن الفيلم المنفعل يحتوي الآن على محتوى متزايد من Cr (الخط الأحمر) مقارنةً بالحديد (الخط الأسود) بنسبة Cr: Fe> 1.0.钝化 和 去皱 表面 （图 12） 表明 ， 钝化 膜 现在 Cr （红线） 含量 高于 Fe （黑 线） ， Cr: Fe 比率> 1.0 Cr （红线） 含量 高于 Fe （黑 线） ， Cr: Fe 比率> 1.0。 اقرأ المزيد ние Cr (красная линия)، ем Fe (черная линия)، при соотношении Cr: Fe> 1،0. يوضح السطح المخمل والمتجعد (الشكل 12) أن الفيلم المخمل يحتوي الآن على محتوى Cr أعلى (خط أحمر) من Fe (الخط الأسود) عند نسبة Cr: Fe> 1.0.
يعتبر فيلم أكسيد الكروم الرقيق (<80 Å) أكثر حماية من مئات الأنجستروم من طبقة أكسيد الحديد البلورية السميكة من المعدن الأساسي وطبقة المقياس التي تحتوي على نسبة حديد تزيد عن 65٪.
التركيب الكيميائي للسطح المخمل والمتجعد يمكن مقارنته الآن بالمواد المصقولة المخمَّلة.الرواسب في الحالة 1 عبارة عن رواسب من الفئة 2 يمكن أن تتشكل في الموقع ؛عندما تتراكم ، تتشكل جزيئات أكبر تهاجر مع البخار.
في هذه الحالة ، لن يؤدي التآكل الموضح إلى عيوب خطيرة أو تدهور جودة السطح.سيقلل التجعد الطبيعي من تأثير التآكل على السطح ويقضي على إمكانية الهجرة القوية للجسيمات التي قد تصبح مرئية.
في الشكل 11 ، تُظهر نتائج AES أن الطبقات السميكة بالقرب من السطح تحتوي على مستويات أعلى من الحديد والأكسجين (500 من أكسيد الحديد ؛ وخطوط الليمون الأخضر والأزرق ، على التوالي) ، والانتقال إلى مستويات مخدرة من تركيز Fe و Ni و Cr و O. Fe (الخط الأزرق) أعلى بكثير من أي معدن آخر ، حيث تزداد من 35٪ على السطح إلى أكثر من 65٪ في السبيكة.
على السطح ، ينتقل مستوى O (الخط الأخضر الفاتح) من 50٪ تقريبًا في السبيكة إلى الصفر تقريبًا عند سماكة فيلم أكسيد تزيد عن 700 Å. مستويات Ni (الخط الأخضر الداكن) و Cr (الخط الأحمر) منخفضة للغاية عند السطح (<4٪) وتزيد إلى المستويات الطبيعية (11٪ و 17٪ على التوالي) عند عمق السبيكة. مستويات Ni (الخط الأخضر الداكن) و Cr (الخط الأحمر) منخفضة للغاية عند السطح (<4٪) وتزيد إلى المستويات الطبيعية (11٪ و 17٪ على التوالي) عند عمق السبيكة. ровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) резвычайно низки на поверхности (<4٪) и увелисчнано я (11٪ и 17٪ соответственно) в глубине сплава. مستويات Ni (الخط الأخضر الداكن) و Cr (الخط الأحمر) منخفضة للغاية عند السطح (<4٪) وتزيد إلى المستويات الطبيعية (11٪ و 17٪ على التوالي) في عمق السبيكة.表面 的 Ni （深绿 线） 和 Cr （红线） 水平 极低 （<4٪） ， 而 在 合金 深度 处 增加到 正常 水平 （分别 为 11٪ 和 17٪）。表面 的 Ni （深绿 线） 和 Cr （红线） 水平 极低 （<4٪） ， 而 在 合金 深度 处 增加到 歌 常 水平 （分别 咺 11٪ ровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) на поверхности резвычайно низки (<4٪) иявелисчнания я в глубине сплава (11٪ и 17٪ соответственно). مستويات Ni (الخط الأخضر الداكن) و Cr (الخط الأحمر) على السطح منخفضة للغاية (<4٪) وترتفع إلى المستويات الطبيعية العميقة في السبيكة (11٪ و 17٪ على التوالي).
صورة AES في الشكل.يوضح الشكل 12 أنه تمت إزالة طبقة الشفتين (أكسيد الحديد) واستعادة فيلم التخميل.في الطبقة الابتدائية 15 Å ، يكون مستوى Cr (الخط الأحمر) أعلى من مستوى Fe (الخط الأسود) ، وهو فيلم سلبي.في البداية ، كان محتوى Ni على السطح 9٪ ، بزيادة 60-70 Å فوق مستوى Cr (± 16٪) ، ثم ارتفع إلى مستوى السبيكة 200 Å.
بدءًا من 2٪ ، ينخفض ​​مستوى الكربون (الخط الأزرق) إلى الصفر عند 30 Å. يكون مستوى Fe منخفضًا مبدئيًا (<15٪) ويساوي لاحقًا مستوى Cr عند 15 Å ويستمر في الزيادة إلى مستوى السبيكة بأكثر من 65٪ عند 150 Å. يكون مستوى Fe منخفضًا مبدئيًا (<15٪) ويساوي لاحقًا مستوى Cr عند 15 Å ويستمر في الزيادة إلى مستوى السبيكة بأكثر من 65٪ عند 150 Å. ровень Fe вначале низкий (<15٪) ، позже равен уровню Cr при 15 и продолжает увеличиваться до уровня 65٪. يكون مستوى Fe منخفضًا مبدئيًا (<15٪) ، ثم يساوي لاحقًا مستوى Cr عند 15 Å ويستمر في الزيادة إلى أكثر من 65٪ مستوى سبيكة عند 150 Å. Fe 含量 最初 很低 (<15٪) ， 后来 在 15 Å 时 等于 Cr 含量 ， 并 在 150 Å 时 继续 增加到 65٪ 的 合金 含量。 Fe 含量 最初 很低 (<15٪) ， 后来 在 15 Å 时 等于 Cr 含量 ， 并 在 150 Å 时 继续 增加到 65٪ 的 合金 含量。 Содержание Fe изначально низкое (<15٪) ، позже оно равняется Cr при 15 и продолжает увелисчиси более 65٪ при 150. يكون محتوى الحديد منخفضًا في البداية (<15٪) ، وبعد ذلك يساوي محتوى Cr عند 15 Å ويستمر في الزيادة حتى يزيد محتوى السبيكة عن 65٪ عند 150 Å.تزداد مستويات الكروم إلى 25٪ من السطح عند 30 Å وتنخفض إلى 17٪ في السبيكة.
ينخفض ​​مستوى O المرتفع بالقرب من السطح (الخط الأخضر الفاتح) إلى الصفر بعد عمق 120 Å.أظهر هذا التحليل فيلم تخميل سطحي متطور.تُظهر صور SEM في الشكلين 13 و 14 الطبيعة البلورية الخشنة والخشنة والمسامية لطبقات أكسيد الحديد الأولى والثانية.يظهر السطح المتجعد تأثير التآكل على سطح خشن محفور جزئيًا (الأشكال 18-19).
الأسطح المملوءة والتجاعيد الموضحة في الشكلين 13 و 14 لا تتحمل الأكسدة الشديدة.يوضح الشكلان 15 و 16 فيلم التخميل المستعاد على سطح معدني.