جلوگیری از خوردگی دیگ بخار
قبل از توضیح در مورد جلوگیری از خوردگی دیگ بخار باید دانست از چه راه های خوردگی در دیگ بخار بویلر صنعتی بخار بوجود می آید. دو راه اصلی برای بروز خوردگی در دیگ بخار و یکی دیگر هم برای سیستم های کندانسیت و لوله ها وجود دارند . با افزایش تعداد یون های H در آب PH پایین آمده و یون های آزاد H به فلز بویلر صنعتی حمله و جایشان را با مولکول های آهن آنها عوض می کنند.
برای آشنایی با دیگ بخار مقاله “صفر تا 100 دیگ بخار: همه چیز در مورد دیگ بخار” را بخوانید.
جلوگیری از خوردگی دیگ بخار با افزودن یون های OH به آب انجام می شود تا با ترکیب با +H مولکول آب بسازند. موادی که برای افزایش PH به آب بویلر صنعتی بخار اضافه میشود هیدرواکسید سدیم (NaoH) است. تصور انحلال آن به یونهای سدیم (NaoH) و هیدرواکسیل OH آسان است . این ماده به قدری افزوده میشود تا PH را در 12-10 نگه دارد . افزایش بیشتر سود سوزآور PH را خیلی بالا برده و مشکلات دیگری مثل تردی و ترک خوردگی به وجود می آورد .
علل خوردگی در دیگهای بخار
خوردگی در دیگهای بخار میتواند به دلایل متعددی اتفاق بیفتد ، به طور مثال :
- وجود اکسیژن و دیاکسیدکربن در آب تغذیه
- جریانهای الکتریکی ناخواسته (خوردگی گالوانیکی)
- تجمع نمکها و یونهای خورنده مانند کلرایدها
- رسوبگذاری و ایجاد نقاط داغ
- pH نامناسب آب
انواع خوردگی شامل خوردگی یکنواخت، موضعی، شکافی، گالوانیکی، و تنشی هستند. کنترل این نوع خوردگیها نیاز به استفاده از مواد مقاوم یا پوششهای محافظ دارد.
مواد سنتی مورد استفاده در دیگهای بخار
در گذشته، فولاد کربنی و آلیاژهای ساده آهنی رایجترین موادی بودند که در ساخت دیگهای بخار به کار میرفتند. این مواد اگرچه از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه بودند، اما مقاومت پایینی در برابر خوردگی، بهویژه در شرایط کاری سخت، از خود نشان میدادند. به همین دلیل نیاز به جایگزینهایی با خواص مکانیکی و شیمیایی بهتر حس می شد.
مواد جدید مقاوم در برابر خوردگی
فولادهای مارتنزیتی با عناصر آلیاژی بالا
فولادهای مارتنزیتی جدید با ترکیب عناصری مانند وانادیوم ، تنگستن و کروم ، برای استفاده در دیگ های بخار با فشار و دمای بالا توسعه یافته اند . این فولاد ها نه تنها در برابر خوردگی بلکه در برابر خزش نیز مقاوم هستند و در نیروگاه های برق مدرن کاربرد دارند .
آلیاژهای نیکل (Nickel Alloys)
آلیاژهایی مانند Inconel (مثلاً Inconel 625 و 718) و Hastelloy دارای مقاومت بی نظیری در برابر محیطهای اسیدی، دمای بالا و خوردگی موضعی هستند. این مواد اگرچه هزینه بالایی دارند، اما در شرایط بسیار خورنده، گزینهای عالی محسوب میشوند. این آلیاژها در بخشهایی مانند لولههای داخلی، سوپرهیترها و مبدلهای حرارتی کاربرد دارند.
فولادهای زنگ نزن (Stainless Steels)
فولادهای زنگنزن مانند 304 ، 316 و Duplex به دلیل داشتن مقادیر بالای کروم ، نیکل و مولیبدن ، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارند . به ویژه فولاد 316 به دلیل حضور مولیبدن، در برابر خوردگی ناشی از کلراید بسیار مقاوم است.
فولاد های Duplex نیز ترکیبی از ساختار فریتی و آستنیتی هستند و همزمان مقاومت مکانیکی و خوردگی بالایی دارند. این فولاد ها برای بخش هایی از دیگ که تحت فشار بالا و تماس با آب خورنده هستند ، بسیار مناسب اند .
پوشش های سرامیکی و کامپوزیتی
استفاده از پوششهای محافظ سرامیکی بر سطح فلزات یکی از روش های نوین برای جلوگیری از خوردگی است. این پوشش ها علاوه بر مقاومت بالا در برابر دما، مانع تماس مستقیم فلز با مواد خورنده می شوند. همچنین پوشش های پلیمری مقاوم به حرارت یا کامپوزیتهای فلز سرامیک نیز در برخی طراحی های جدید استفاده می شوند.
مزایای استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی
- کاهش زمانهای خاموشی کارخانه
- بهبود بازدهی حرارتی
- افزایش عمر مفید دیگ بخار
- افزایش ایمنی سیستم
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری
چالشهای مرتبط با استفاده از مواد جدید
علیرغم مزایای بالا ، استفاده از مواد نوین با چالشهایی نیز همراه است:
- دشواری در تأمین برخی آلیاژهای خاص
- نیاز به بررسی سازگاری حرارتی با سایر بخشها
- هزینه اولیه بالا
- نیاز به تخصص در جوشکاری و ساخت
بنابراین ، تصمیم برای استفاده از این مواد باید بر اساس تحلیل هزینه فایده و شرایط خاص هر کارخانه اتخاذ شود .
نتیجهگیری : جلوگیری از خوردگی دیگ بخار
جلوگیری از خوردگی دیگ بخار بسیار مهم و ضروری است. با توجه به اهمیت حیاتی دیگ های بخار در صنایع مختلف و آسیب پذیری آن ها در برابر خوردگی ، استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی دیگر یک گزینه نیست ، بلکه یک ضرورت است . فناوری های نوین در زمینه متالورژی و مواد مهندسی ، امکان استفاده از آلیاژها و پوشش هایی را فراهم کرده اند که عمر تجهیزات را به طور چشمگیری افزایش می دهند .
با انتخاب صحیح مواد و رعایت اصول طراحی و نگهداری ، می توان هزینه های بلند مدت را کاهش داد و کارایی سیستم های بخار را بهبود بخشید . آینده صنعت دیگ های بخار به استفاده هوشمندانه از این مواد جدید گره خورده است.