خوردگی بخشی از سیکل ایجاد رشد و از بین رفتن مواد می باشد به طوری که خوردگی سبب می شود تا اجسام جدید ساخته و تولید شوند و همچنین باعث از بین رفتن و تغییر شکل و ماهیت اجسام شود چرا که اگر خوردگی وجود نداشت طبیعت بایستی یک سیکل تکرار را در طول زمان طی می کرد اما خوردگی در صنایع و همچنین خوردگی مبدل صفحه ای همچنان که سیکل رشد و از بین رفتن را سبب می شود باعث تحمیل هزینه های بسیار زیادی در صنعت و هر اقتصادی در دنیا می شود به گونه ای که در اکثر کشور ها ۴ الی ۵ درصد ناخالصی تولید شده صرف هزینه مقابله با خوردگی می شود.

در مبدل های حرارتی صفحه ای ، خوردگی موضوع بسیار مهمی می باشد که در طراحی بایستی لحاظ گردد. خوردگی در مبدل های پوسته لوله به علت ضخامت زیاد دیواره لوله تا حدی مجاز می باشد اما در مبدل های حرارتی صفحه ای، میزان مجاز خوردگی با توجه به ضخامت کم صفحات، بسیار ناچیز می باشد بنابر این خوردگی در این نوع از مبدل ها مجاز نمی باشد.

خوردگی در محیط های قرار گیری واشرهای مبدل صفحه ای برای آبندی و همچنین لحیم کاری یا  محل جوشکاری صفحات در مبدل جوشی شایع می باشد. برای نمونه  یون کلرید سبب خوردگی آلیاژ های استنلس استیل و نیکل شده و یون فلوراید باعث خوردگی صفحات تیتانیومی می شوند. خرابی بر اثر خوردگی تنشی نیز در مبدل های صفحه ای به به ویژه در مبدل هایی که شیار های صفحات با سردکاری ساخته می شوند دیده می شود. بنابراین خوردگی در مبدل های حرارتی صفحه موضوع مهمی بوده و بایستی در طراحی لحاظ گردد.

نمونه خوردگی مبدل صفحه ای

مکانیزم اصلی خوردگی

خوردگی یک فرایند الکتروشیمیایی می باشد که در آن یک فلز به حالت طبیعی خود مثلا اکسید آهن یا زنگ آهن برمی گردد. خوردگی طبق قوانین طبیعت صورت می گیرد به گونه ای که هر جسم یا شیئی توسط مجموعه ای از فرایند ها به حالت یک شکل ساخته می شود تا به یک پایداری نسبی نسبت به حالت اولیه خود برسد اما طی فرایند زمان و قرار گیری در محیط های کاری مختلف با سرعت های مختلف به سمت حالت اصلی و پایدار خود بر می گردد که این مسئله را خوردگی می نامند. در مبدل های حرارتی صفحه ای برای نمونه می توان به حمله کلرید به استنلس استیل، حمله فلوراید به تیتانیوم و حمله آمونیاک به مس در یک مبدل حرارتی صفحه ای لحیم شده مسی اشاره کرد.

انواع مختلف خوردگی

برای خوردگی وجود سه شرط لازم می باشد اول اینکه یک آند وجود داشته باشد و دوم وجود کاتد هست و سوم وجود الکترولیت با توجه به مکانیزم هایی که  خوردگی اتفاق می افتد می توان به هشت نوع تقسیم کرد که بسته به مکانیز هایی که اتفاق می افتد عبارتند از:

۱- خوردگی عمومی

این نوع از خوردگی بر خلاف انواع دیگر خوردگی به طور موضعی نبوده و کل سطح حمله کرده و باعث خرابی می شود که می توان عنوان نمود صفحاتی که به صورت طولانی مدت در محیط خورنده قرار می گیرند بیشتر مورد حمله خوردگی واقع می شوند. در مقابل سایر انواع خوردگی کنترل این نوع از خوردگی آسان تر بوده و آهنگ تجزیه و خوردگی را به کمک آزمایش های غوطه وری کردن نمونه ها در سیال به سادگی می توان بدست آورد. با توجه به مشخص نمودن آهنگ این نوع  از خوردگی می توان با در نظر گرفتن حد مجازی برای این نوع خوردگی عمر مبدل را تخمین زد و باید این نکته را دقت نمود که میزان خوردگی عمومی را بایستی با توجه به ضخامت کم صفحات مبدل حرارتی صفحه ای تا حد امکان پایین نگه داشت.

۲- خوردگی حفره ای

خوردگی حفره در سطوح پوشش داده شده یا سطوحی که در اثر فعالیت های شیمیایی پوشش ایجاد می شود را خوردگی حفره ای می نامند. این فرایند در حضور محیط های کمی اسیدی- کمی بازی رخ می دهد. معمولا برای خوردگی حفره ای یک دوره رشد نیاز است اما پس از گذراندن دوره رشد سرعت خوردگی حفره ای بشدت افزایش  می یابد.

از جمله عوامل موثر در خوردگی حفره ای می توان به عوامل متالورژیکی و ساختاری، عوامل محیطی، پدیده قطبی شدن، وجود محصولات خورنده و … اشاره کرد، مکانیزم خوردگی حفره ای به ویژه شروع خوردگی حفره در هر نقطه ای واضح و مشخص نمی باشد اگرچه تحقیقات نشان می دهد که در محل های معیوب اتفاق می افتد.

۳- خوردگی درزی

خوردگی درزی در محل اتصال واشر ها برای آب بندی محل تماس صفحات و همچنین محل زیر رسوبات اتفاق می افتد با توجه به اینکه برای این نوع از خوردگی حضور اکسیژن لازم و ضروری می باشد در مقایسه با خوردگی حفره ای که عیوب ساختاری قطعات باعث آن می شود در این نوع از خوردگی کنترل شرایط بسیار اهمیت داشته و مهم می باشد .

۴- خوردگی تنشی

این نوع از خوردگی به علت فعالیت همزمان محیط خورنده و تنش اتفاق می افتد. که معمولا به دو دسته تقسیم می شود ترک خوردگی تنشی (SCC) که شامل تنش های استاتیکی و خوردگی می باشند و خستگی خوردگی که حاوی تنش های متغیر و خوردگی است. ترک های نوع اول بیشتر بین دانه ای بوده و نوع دوم عرض دانه ای بوده است.

در نوع اول  این نوع از خوردگی ها با توجه به تنش ثابت که در مبدل های حرارتی جهت آب بندی صفحات نیاز هست تا یک تنش فشاری به صفحات اعمال شود تا آب بندی بصورت کامل اتفاق افتد امکان رخ دادن این نوع خوردگی را سبب می شود و نوع دوم هم با توجه به سیکل کاری مبدل ها که ممکن هست سیکل کاری متناوب داشته و سیال در مدت زمان های متناوب به داخل مبدل وارد و خارج گردد سبب اعمال تنش های متناوب شده و نوع دوم خوردگی را سبب شود.

رسوب در مبدل حرارتی صفحه ای یکی دیگه از مشکلات این مبدل هست که میتونی مقالش رو بخونی

۵- خوردگی سایشی

خوردگی سایشی با این روال اتفاق می افتد که اولا خوردگی رخ داده و یک لایه پوششی از محصولات خوردگی در سطح ایجاد می شود این لایه پوشش در اثر عبور سیال و تنش برشی وارده به علت عبور سیال به صفحات این پوشش از بین رفته و صفحات دوباره شروع به خوردگی و تشکیل پوشش از محصولات خورده شده می کنند و این سیکل دوباره تکرار می شود این روند با وجود ذرات معلق در سیال همچون ماسه و… تشدید می شود برای این منظور در طراحی مبدل برای آهنگ خوردگی سایشی که به عوامل گوناگونی بستگی دارد مقادیری را بر حسب اطلاعات تجربی کسب می کنیم که یک مقدار بحرانی برای این منظور مشخص می شود که در طراحی بایستی لحاظ شود تا از این مقدار بحرانی عبور نکند چرا که در غیر اینصورت سبب می شود سرعت خوردگی سایشی بشدت افزایش یافته و موجب خسارت فراوان در مدت زمان کم گردد.

۶- خوردگی بین دانه ای

در ساختار مواد فلزی همیشه میزان انرژی و ناپایداری در مرز دانه نسبت به دانه ها بسیار بیشتر بوده و در محیط های خورنده مرز دانه ها بعنوان یک مناطق مستعد خوردگی محسوب می شوند که در این ارتباط می توان اشاره کرد به فولاد های استیل سری ۳۰۴ که در محیط های خورنده پیش بینی عملکرد بسیار مناسبی دارند اما با قرار گرفتن در محیط خورنده به سبب مرزدانه ها در معرض خوردگی قرار می گیرند که دلیل این امر انجام فرایند های ثانویه جوشکاری و… نامناسب بر روی استیل مذکور و همچنین عدم انجام عملیات حرارتی برای پایداری بعد از فرایند های انجام شده سبب این نوع از خوردگی می شود.

 

۷- خوردگی گالوانیک

زمانی که دو فلز غیر یکسان در یک محلول خورنده یا هادی الکتریکی غوطه ور می شوند یک پیل گالوانیک تشکیل می شود و  سبب می شود فلزی که نسبت به فلز دیگر در برابر خوردگی ضعیف تر هست مورد خوردگی واقع گردد که اساس محافظت خوردگی کاتدی هم همین می باشد که یک فلز ضعیف تر در کنار یک فلز مورد مصرف قرار می گیرد تا فلز ضعیف تر خورده شده تا در مقابل فلز مصرفی خورده نشود.

۸- فرونشست انتخابی

فرونشست انتخابی معمولا یک اصلاحی هست که برای این نوع از خوردگی استفاده می شود با توجه به این که در این نوع از خوردگی یک المان از فلز مادر مورد خوردگی واقع می گردد و یک ساختار ضعیف باقی می ماند در این نوع از خوردگی با توجه به محیط های کاربردی معمولی در مبدل های حرارتی صفحه از بیان بیشتر صرف نظر می شود.

اگر دوست داری درباره اجزا مبدل صفحه ای چیزی بدونی روی لینک کلیک کن

یک نمونه صفحه خورده شده

کنترل خوردگی

خوردگی در مبدل های حرارتی صفحه ای با توجه به ضخامت نازک صفحات مجاز نیست در نتیجه کنترل خوردگی برای حفظ کارایی مناسب مبدل های حرارتی صفحه ای حائز اهمیت می باشد. راه های مختلفی می توان برای کنترل خوردگی در مبدل های حرارتی صفحه ای عنوان کرد اما در اینجا دو روش اصلی را که یک مورد استفاده از فلزات مقاوم به خوردگی و روش دیگر ایزوله کردن فلز از محیط خورنده یا به کنترل در آوردن واکنش آندی یا کاتدی در محیط می باشد. در روش دوم می توان با مکانیزم کاهش واکنش های آندی یا کاهش واکنش های کاتدی یا هر دو مورد استفاده نمود.

شرکت پتروفناور مهراطلس همواره برای کاهش میزان خوردگی از طریق مکانیزم کاهش واکنش های آندی و کاتدی که با کمک اعمال پوشش ها می باشد اقدام نموده و در این رابطه نمونه هایی تهیه و صفحات مبدل های حرارتی صفحه ای را توسط پوشش های مختص شرکت که طی تحقیق و توسعه فراوان حاصل شده استفاده می نماید