אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את החוויה שלך.על ידי המשך הגלישה באתר זה, אתה מסכים לשימוש שלנו בעוגיות.מידע נוסף.
מערכות פרמצבטיות בקיטור טהור או טהור כוללות גנרטורים, שסתומי בקרה, צינורות הפצה או צינורות, מלכודות תרמוסטטיות תרמודינמיות או שיווי משקל, מדי לחץ, מפחיתי לחץ, שסתומי בטיחות ומצטברים נפחיים.
רוב החלקים הללו עשויים מפלדת אל חלד 316 ל' ומכילים אטמי פלואורפולימר (בדרך כלל פולי-טטרה-פלואורואתילן, הידוע גם בשם טפלון או PTFE), וכן חומרים חצי מתכתיים או חומרים אלסטומריים אחרים.
רכיבים אלה רגישים לקורוזיה או השפלה במהלך השימוש, מה שמשפיע על איכות כלי הקיטור המוגמר (CS).הפרויקט המפורט במאמר זה העריך דגימות נירוסטה מארבעה מחקרי מקרה של מערכת CS, העריך את הסיכון להשפעות קורוזיה פוטנציאליות על מערכות תהליך ומערכות הנדסיות קריטיות, ונבדק עבור חלקיקים ומתכות בקונדנסט.
דגימות של רכיבי צנרת ומערכת הפצה פגומים מוצבות כדי לחקור תוצרי לוואי של קורוזיה.9 עבור כל מקרה ספציפי, תנאי פני שטח שונים הוערכו.לדוגמה, השפעות סומק וקורוזיה סטנדרטיות הוערכו.
המשטחים של דגימות הייחוס הוערכו עבור נוכחות של משקעי סומק באמצעות בדיקה חזותית, ספקטרוסקופיה אלקטרונית Auger (AES), ספקטרוסקופיה אלקטרונית לניתוח כימי (ESCA), מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM) וספקטרוסקופיה פוטואלקטרון של רנטגן (XPS).
שיטות אלו יכולות לחשוף את התכונות הפיזיקליות והאטומיות של קורוזיה ומשקעים, כמו גם לקבוע את גורמי המפתח המשפיעים על תכונותיהם של נוזלים טכניים או מוצרים סופיים.אחד
מוצרי קורוזיה של נירוסטה יכולים ללבוש צורות רבות, כגון שכבת קרמין של תחמוצת ברזל (חום או אדום) על פני השטח מתחת או מעל שכבת תחמוצת הברזל (שחורה או אפורה)2.יכולת הגירה במורד הזרם.
שכבת תחמוצת הברזל (סומק שחור) עשויה להתעבות עם הזמן ככל שהמשקעים הופכים בולטים יותר, כפי שמעידים חלקיקים או משקעים הנראים על משטחי תא העיקור וציוד או מיכלים לאחר עיקור בקיטור, ישנה נדידה.ניתוח מעבדה של דגימות קונדנסט הראה את האופי המפוזר של הבוצה ואת כמות המתכות המסיסות בנוזל CS.ארבע
למרות שישנן סיבות רבות לתופעה זו, מחולל CS הוא בדרך כלל התורם העיקרי.זה לא נדיר למצוא תחמוצת ברזל אדומה (חום/אדום) על משטחים ותחמוצת ברזל (שחור/אפור) בפתחי אוורור הנודדים לאט דרך מערכת ההפצה CS.6
מערכת ההפצה CS היא תצורה מסועפת עם נקודות שימוש מרובות המסתיימות באזורים מרוחקים או בסוף הכותרת הראשית וכותרות משנה שונות.המערכת עשויה לכלול מספר ווסתים שיסייעו ליזום הפחתת לחץ/טמפרטורה בנקודות שימוש ספציפיות שעשויות להיות נקודות קורוזיה פוטנציאליות.
קורוזיה יכולה להתרחש גם במלכודות עיצוב היגייניות המוצבות בנקודות שונות במערכת כדי להסיר עיבוי ואוויר מזרימת קיטור נקי דרך המלכודת, צנרת/צנרת פריקה במורד הזרם או כותרת עיבוי.
ברוב המקרים, סביר להניח שהגירה הפוכה, כאשר מרבצי חלודה מצטברים על המלכודת וגדלים במעלה הזרם לתוך ומעבר לצינורות סמוכים או לאספנים של נקודת שימוש;ניתן לראות חלודה שנוצרת במלכודות או ברכיבים אחרים במעלה הזרם של המקור עם נדידה מתמדת במורד הזרם ובמעלה הזרם.
חלק ממרכיבי הנירוסטה מציגים גם רמות מתונות עד גבוהות של מבנים מתכתיים, כולל דלתא פריט.מאמינים שגבישי פריט מפחיתים את עמידות בפני קורוזיה, למרות שהם עשויים להיות נוכחים ב-1-5%.
פריט גם אינו עמיד בפני קורוזיה כמו מבנה הגביש האוסטניטי, ולכן הוא יתכלה בעדיפות.פריטים יכולים להיות מזוהים במדויק עם פרוב פריט ומדויק למחצה עם מגנט, אך ישנן מגבלות משמעותיות.
החל מהקמת המערכת, דרך ההפעלה הראשונית ועד להפעלה של גנרטור CS חדש וצנרת הפצה, ישנם מספר גורמים שתורמים לקורוזיה:
לאורך זמן, אלמנטים קורוזיביים כגון אלה עלולים לייצר מוצרי קורוזיה כאשר הם נפגשים, מתאחדים וחופפים עם תערובות של ברזל וברזל.פיח שחור נראה בדרך כלל תחילה בגנרטור, לאחר מכן הוא מופיע בצנרת הפריקה של הגנרטור ובסופו של דבר בכל מערכת ההפצה של CS.
ניתוח SEM בוצע כדי לחשוף את המיקרו-מבנה של תוצרי לוואי קורוזיה המכסים את כל פני השטח עם גבישים וחלקיקים אחרים.הרקע או המשטח הבסיסי שעליו נמצאים החלקיקים משתנה מדרגות שונות של ברזל (איור 1-3) ועד דגימות נפוצות, כלומר סיליקה/ברזל, מרבצים חוליים, זגוגיים, הומוגניים (איור 4).נותחו גם מפוח מלכודת הקיטור (איור 5-6).
בדיקת AES היא שיטה אנליטית המשמשת לקביעת כימיה פני השטח של נירוסטה ולאבחון העמידות שלה בפני קורוזיה.זה גם מראה את ההידרדרות של הסרט הפסיבי ואת הירידה בריכוז הכרום בסרט הפסיבי כאשר פני השטח מתדרדרים עקב קורוזיה.
כדי לאפיין את הרכב היסודות של פני השטח של כל דגימה, נעשה שימוש בסריקות AES (פרופילי ריכוז של אלמנטים פני השטח על פני העומק).
כל אתר המשמש לניתוח והגדלה של SEM נבחר בקפידה כדי לספק מידע מאזורים טיפוסיים.כל מחקר סיפק מידע מהשכבות המולקולריות העליונות (המוערכות ב-10 אנגסטרם [Å] לשכבה) ועד לעומק סגסוגת המתכת (200-1000 Å).
כמויות משמעותיות של ברזל (Fe), כרום (Cr), ניקל (Ni), חמצן (O) ופחמן (C) נרשמו בכל אזורי רוז'.נתוני AES ותוצאות מתוארים בפרק המקרה.
תוצאות AES הכוללות עבור התנאים ההתחלתיים מראות שחמצון חזק מתרחש בדגימות עם ריכוזים גבוהים במיוחד של Fe ו-O (תחמוצות ברזל) ותכולת Cr נמוכה על פני השטח.משקע אדמדם זה גורם לשחרור חלקיקים שעלולים לזהם את המוצר ואת המשטחים במגע עם המוצר.
לאחר הסרת הסומק, הדגימות ה"פאסיביות" הראו התאוששות מלאה של הסרט הפסיבי, כאשר Cr הגיע לרמות ריכוז גבוהות יותר מ-Fe, עם יחס פני Cr:Fe שנע בין 1.0 ל-2.0 והיעדר כללי של תחמוצת ברזל.
משטחים מחוספסים שונים נותחו באמצעות XPS/ESCA כדי להשוות ריכוזי יסוד ומצבי חמצון ספקטרליים של Fe, Cr, גופרית (S), סידן (Ca), נתרן (Na), זרחן (P), חנקן (N) ו-O. ו-C (טבלה A).
יש הבדל ברור בתכולת Cr מערכים קרובים לשכבת הפסיבציה לערכים נמוכים יותר שנמצאים בדרך כלל בסגסוגות בסיס.רמות הברזל והכרום שנמצאו על פני השטח מייצגות עוביים ודרגות שונות של משקעי אודם.בדיקות XPS הראו עלייה ב-Na, C או Ca על משטחים מחוספסים בהשוואה למשטחים מנוקים ופסיביים.
בדיקת XPS הראתה גם רמות גבוהות של C באדום ברזל (שחור) כמו גם Fe(x)O(y) (תחמוצת ברזל) באדום.נתוני XPS אינם שימושיים להבנת שינויים פני השטח במהלך קורוזיה מכיוון שהם מעריכים הן את המתכת האדומה והן את המתכת הבסיסית.נדרשות בדיקות XPS נוספות עם דגימות גדולות יותר כדי להעריך כראוי את התוצאות.
מחברים קודמים גם התקשו להעריך נתוני XPS.10 תצפיות בשטח במהלך תהליך ההסרה הראו שתכולת הפחמן גבוהה והיא מוסרת בדרך כלל על ידי סינון במהלך העיבוד.מיקרוגרפי SEM שצולמו לפני ואחרי טיפול הסרת קמטים ממחישים את הנזק פני השטח שנגרם על ידי משקעים אלה, כולל פיתולים ונקבוביות, המשפיעים ישירות על קורוזיה.
תוצאות XPS לאחר הפסיבציה הראו כי יחס תכולת Cr:Fe על פני השטח היה גבוה בהרבה כאשר סרט הפסיבציה נוצר מחדש, ובכך הפחית את קצב הקורוזיה והשפעות שליליות אחרות על פני השטח.
דגימות הקופונים הראו עלייה משמעותית ביחס ה-Cr:Fe בין המשטח "כמות שהוא" לבין המשטח הפסיבי.יחסי Cr:Fe ראשוניים נבדקו בטווח של 0.6 עד 1.0, בעוד שיחסי הפסיבציה לאחר הטיפול נעו בין 1.0 ל-2.5.הערכים עבור פלדות אל-חלד מלוטשות ופסיביות הן בין 1.5 ל-2.5.
בדגימות שבוצעו לאחר עיבוד, העומק המרבי של יחס Cr:Fe (שנקבע באמצעות AES) נע בין 3 ל-16 Å.הם משווים לטובה עם נתונים ממחקרים קודמים שפורסמו על ידי Coleman2 and Roll.9 למשטחים של כל הדגימות היו רמות סטנדרטיות של Fe, Ni, O, Cr ו-C. רמות נמוכות של P, Cl, S, N, Ca ו- Na נמצאו גם ברוב הדגימות.
שאריות אלו אופייניות לחומרי ניקוי כימיים, מים מטוהרים או ליטוש אלקטרו.לאחר ניתוח נוסף, נמצא זיהום סיליקון מסוים על פני השטח וברמות שונות של הגביש האוסטניט עצמו.נראה שהמקור הוא תכולת הסיליקה של המים/קיטור, ליטושים מכניים, או זכוכית ראייה מומסת או חרוטה בתא הדור CS.
מדווחים כי מוצרי קורוזיה המצויים במערכות CS משתנים מאוד.הסיבה לכך היא התנאים המשתנים של מערכות אלו והצבת רכיבים שונים כגון שסתומים, מלכודות ואביזרים נוספים שעלולים להוביל לתנאים קורוזיביים ולתוצרי קורוזיה.
בנוסף, לרוב מוכנסים למערכת רכיבים חלופיים שאינם עוברים פסיבציה כהלכה.מוצרי קורוזיה מושפעים משמעותית גם מעיצוב מחולל ה-CS ומאיכות המים.סוגים מסוימים של ערכות גנרטורים הם דוודים מחדש בעוד שאחרים הם מהבהבים צינוריים.גנרטורים CS משתמשים בדרך כלל במסכי קצה כדי להסיר לחות מקיטור נקי, בעוד שגנרטורים אחרים משתמשים בבפלים או בציקלון.
חלקם מייצרים פטינת ברזל כמעט מוצקה בצינור החלוקה והברזל האדום המכסה אותו.הבלוק המבולבל יוצר סרט ברזל שחור עם סומק תחמוצת ברזל מתחת ויוצר תופעת משטח עליון שני בצורת סומק מפויח שקל יותר לנגב אותו מהמשטח.
ככלל, משקע דמוי פיח ברזל בולט הרבה יותר מזה האדום ברזל, והוא נייד יותר.בשל מצב החמצון המוגבר של הברזל בעיבוי, לבוצה הנוצרת בתעלת הקונדנסט בתחתית צינור החלוקה יש בוצת תחמוצת ברזל על גבי בוצת הברזל.
סומק תחמוצת הברזל עובר דרך אספן העיבוי, נראה בניקוז, והשכבה העליונה נמחקת בקלות מהמשטח.לאיכות המים יש תפקיד חשוב בהרכב הכימי של סומק.
תכולת פחמימנים גבוהה יותר גורמת ליותר מדי פיח בשפתון, בעוד שתכולת סיליקה גבוהה יותר גורמת לתכולת סיליקה גבוהה יותר, וכתוצאה מכך שכבת שפתון חלקה או מבריקה.כפי שהוזכר קודם לכן, משקפי ראייה בגובה המים נוטים גם לקורוזיה, מה שמאפשר לפסולת ולסיליקה להיכנס למערכת.
האקדח מהווה סיבה לדאגה במערכות קיטור שכן יכולות להיווצר שכבות עבות היוצרות חלקיקים.חלקיקים אלה נמצאים על משטחי קיטור או בציוד עיקור בקיטור.הסעיפים הבאים מתארים השפעות אפשריות של התרופה.
ה-SEMs As-Is באיורים 7 ו-8 מראים את האופי המיקרו-גבישי של קרמין סוג 2 במקרה 1. מטריצה ​​צפופה במיוחד של גבישי תחמוצת ברזל שנוצרה על פני השטח בצורה של שארית עדינה.משטחים מטוהמים ופסיביים הראו נזקי קורוזיה שהביאו למרקם משטח מחוספס ומעט נקבובי, כפי שמוצג באיורים 9 ו-10.
סריקת NPP באיור.11 מציג את המצב ההתחלתי של המשטח המקורי עם תחמוצת ברזל כבדה עליו. פני השטח המופאבים והמפורקים (איור 12) מצביעים על כך שלסרט הפסיבי יש כעת תכולת Cr (קו אדום) מוגברת מעל Fe (קו שחור) ב-> 1.0 יחס Cr:Fe. פני השטח המופאבים והמפורקים (איור 12) מצביעים על כך שלסרט הפסיבי יש כעת תכולת Cr (קו אדום) מוגברת מעל Fe (קו שחור) ב-> 1.0 יחס Cr:Fe. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка теперень имераснает повися ния) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. המשטח הפאסיבי וחסר האנרגיה (איור 12) מצביע על כך שלסרט הפסיבי יש כעת תוכן מוגבר של Cr (קו אדום) בהשוואה ל-Fe (קו שחור) ביחס של Cr:Fe > 1.0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于Fe（黑，0:0. . Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0. (רשימה 12). ная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. המשטח הפאסיבי והמקומט (איור 12) מראה שלסרט הפאסיבי יש כעת תכולת Cr (קו אדום) גבוהה יותר מאשר Fe (קו שחור) ביחס Cr:Fe > 1.0.
סרט תחמוצת כרום פסיבי יותר (<80 Å) מגן יותר מסרט תחמוצת ברזל גבישי עבה של מאות אנגסטרים ממתכת בסיסית ושכבת אבנית עם תכולת ברזל של יותר מ-65%.
ההרכב הכימי של המשטח הפאסיבי והמקומט דומה כעת לחומרים מלוטשים פסיביים.המשקע במקרה 1 הוא משקע מסוג 2 המסוגל להיווצר באתרו;ככל שהוא מצטבר, נוצרים חלקיקים גדולים יותר הנודדים עם הקיטור.
במקרה זה, הקורוזיה המוצגת לא תוביל לפגמים חמורים או להידרדרות של איכות פני השטח.קמטים רגילים יפחיתו את ההשפעה הקורוזיבית על פני השטח וימנעו את האפשרות של נדידה חזקה של חלקיקים שעלולים להיות גלויים.
באיור 11, תוצאות AES מראות שלשכבות עבות ליד פני השטח יש רמות גבוהות יותר של Fe ו-O (500 Å של תחמוצת ברזל; קווים ירוקים לימון וכחול, בהתאמה), מעבר לרמות מסוממות של Fe, Ni, Cr ו-O. ריכוז Fe (קו כחול) גבוה בהרבה מזה של כל מתכת אחרת, ועולה מ-35% על פני השטח ל-alloy 6.
על פני השטח, רמת O (קו ירוק בהיר) עוברת מכמעט 50% בסגסוגת לכמעט אפס בעובי סרט תחמוצת של יותר מ-700 Å. רמות Ni (קו ירוק כהה) ו-Cr (קו אדום) נמוכות ביותר על פני השטח (<4%) ועולות לרמות נורמליות (11% ו-17%, בהתאמה) בעומק הסגסוגת. רמות Ni (קו ירוק כהה) ו-Cr (קו אדום) נמוכות ביותר על פני השטח (<4%) ועולות לרמות נורמליות (11% ו-17%, בהתאמה) בעומק הסגסוגת. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) и увеличиваюния (1% 1донтся) 7% соответственно) в глубине сплава. רמות Ni (קו ירוק כהה) ו-Cr (קו אדום) נמוכות ביותר על פני השטח (<4%) ועולות לרמות נורמליות (11% ו-17% בהתאמה) בעומק הסגסוגת.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处帰戫删为11% 和17%）.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处帰戹刳到加11% Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) и увеличиваются не сплава (11% ו-17% соответственно). רמות Ni (קו ירוק כהה) ו-Cr (קו אדום) על פני השטח נמוכות ביותר (<4%) ועולות לרמות נורמליות בעומק הסגסוגת (11% ו-17% בהתאמה).
תמונת AES באיור.12 מראה ששכבת האודם (תחמוצת ברזל) הוסרה וסרט הפסיבציה שוחזר.בשכבה הראשונית של 15 Å, רמת Cr (קו אדום) גבוהה יותר מרמת Fe (קו שחור), שהוא סרט פסיבי.בתחילה, תכולת ה-Ni על פני השטח הייתה 9%, עלתה ב-60-70 Å מעל רמת Cr (± 16%), ולאחר מכן עלתה לרמת הסגסוגת של 200 Å.
החל מ-2%, רמת הפחמן (קו כחול) יורדת לאפס ב-30 Å. רמת Fe בתחילה נמוכה (<15%) ומאוחר יותר שווה לרמת Cr ב-15 Å וממשיכה לעלות לרמת הסגסוגת ביותר מ-65% ב-150 Å. רמת Fe בתחילה נמוכה (<15%) ומאוחר יותר שווה לרמת Cr ב-15 Å וממשיכה לעלות לרמת הסגסוגת ביותר מ-65% ב-150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до урлавне спри 5% спри. רמת Fe בתחילה נמוכה (<15%), מאוחרת יותר שווה לרמת Cr ב-15 Å וממשיכה לעלות לרמה של למעלה מ-65% של סגסוגת ב-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 时继续增加刄〇5% Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加刄〇5% Содержание Fe изначально низкое (< 15%), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает увеличив עוד 65% ל-150 Å. תכולת ה-Fe נמוכה בהתחלה (< 15%), בהמשך היא שווה לתכולת Cr ב-15 Å וממשיכה לעלות עד שתכולת הסגסוגת עולה על 65% ב-150 Å.רמות Cr עולות ל-25% מהמשטח ב-30 Å ויורדות ל-17% בסגסוגת.
רמת O המוגבהת ליד פני השטח (קו ירוק בהיר) פוחתת לאפס לאחר עומק של 120 Å.ניתוח זה הדגים סרט פסיביות משטח מפותח היטב.תצלומי SEM באיורים 13 ו-14 מראים את האופי הגבישי המחוספס, המחוספס והנקבובי של שכבות תחמוצת הברזל ה-1 וה-2 לפני השטח.המשטח המקומט מראה את ההשפעה של קורוזיה על משטח מחוספס חלקית עם גלעים (איורים 18-19).
המשטחים הפסיביים והמקומטים המוצגים באיורים 13 ו-14 אינם עומדים בפני חמצון חמור.איורים 15 ו-16 מציגים סרט פסיבציה משוחזר על משטח מתכת.