سه عامل برای شروع و پیشرفت خوردگی ناشی از اکسیژن دخالت دارند که شامل حضور رطوبت یا آب، اکسیژن محلول و سطح محافظت نشده فلز خواهند بود.
خورندگی آب با افزایش دما و ذرات حل شده و کاهش pH افزایش می یابد. صدمات ناشی از آب معمولا با افزایش اکسیژن زیاد می شود. در ادامه به بررسی عوامل خوردگی بویلر می پردازیم.
عوامل خوردگی بویلر
سه عامل سبب می شود که سطح فلز، بدون محافظ شود:
- معمولا بعد از اسیدشویی فلز عریان و بدون حفاظ می شود.
- سطح فلز با مقدار کمی از لایه محافظ یا با یک اکسید غیر محافظ آهن مثل هماتیت، Fe2O3 (سیاه)، پوشیده شده باشد، اما پوشش دارای ترک باشد.
- سطح فلز با یک اکسید آهن محافظ مثل مگنتیت، Fe3 O 4 (سیاه)، پوشیده می شود، اما پوشش دارای ترک است.
شکست یا ترک خوردگی لایه مگنتیت، ضمن کار دیگ بخار در حالت عادی، بیشتر مربوط به تنش های مکانیکی و حرارتی است این گونه تنش ها افزایش می یابند و در نتیجه در هنگام شروع به کار دیگ بخار، هنگام توقف دیگ بخار و ضمن بارگیری سریع بیش از اندازه آن، تخریب شدیدتر می شود.
هنگام کار عادی دیگ بخار، عوامل محیطی به سرعت ترک های مگنتیت را ترمیم می کنند. به هر حال، اگر اکسیژن به بیش از اندازه برسد، خواه دیگ بخار در سرویس باشد خواه نباشد، ترک ها در لایه مگنتیت به طور مناسب ترمیم نشده و خوردگی شروع می شود.
اگر چه خوردگی دیگ بخار با اکسیژن در دیگ های بخار در حال کار ، عادی است ولی در دیگ های بخار خارج از سرویس، خوردگی ناشی از اکسیژن غالبا ً اتّفاق می افتد.
از مهم ترین عواقب خوردگی دیگ بخار که با آن مواجه می شوید در معرض اکسیژن قرار گرفتن است. از آن جایی که اکسیدهای آهن به طور طبیعی پایدار هستند, اگر شرایط ترمودینامیکی مطلوب فراهم شود فولادها به این اکسیدها تبدیل می شوند.
به طور کلی، اگر فولاد، توسط اکسید آهن پوشیده نشود، شرایط مطلوب تامین می گردد، تا فولاد در معرض اکسیژن قرار گیرد و واکنش رخ می دهد:
۲Fe + H2O+O2Fe 2O3+2H
این واکنش پایه ای است برای روش های هوازدایی شیمیایی و مکانیکی که نمونه برنامه های بهسازی آب با صدا هستند. این روش ها معمولا موفقیت آمیز هستند.
در حقیقت خوردگی اکسیژن در دیگ های بخار عموما محدود به دیگ بخار خارج از سرویس می شود. به عنوان مثال تجمع رطوبت روی دیواره لوله های یک سوپر هیتر خارج از سرویس، اکسیژن اتمسفر را در خودش حل خواهد کرد.
شکستگی لایه محافظ مگنتیت
شکستگی لایه محافظ مگنتیت در اثر تنش های انقباضی سوپرهیتر هنگام سرد شدن رخ می دهد. نقاط شکسته، نواحی آندی را آماده می کند تا اکسیژن موجود در رطوبت بتواند با قسمت های غیر محافظت شده و عریان فلز واکنش دهد. نتیجه کار ممکن است به صورت حفره های عمیق، مجزا و غالبا کروی شکل که از محصولات خوردگی تاول مانند پوشیده شده دیده شود.
در سوپر هیتر شکل آویخته که رطوبت جمع می شود به طور مکرر حفره ای شدن رخ می دهد.
علاوه بر سوراخ شدن دیواره لوله، خوردگی ناشی از اکسیژن، مشکلات دیگری را نیز ایجاد می کند. حفره های حاصل از خوردگی ناشی از اکسیژن به عنوان نقاط با تنش غلظتی ۱ عمل می کنند و بدین وسیله موجب توسعه ترک های ناشی از خوردگی خستگی، ترک های ناشی از قلیا و دیگر نقایص مربوط به تنش می شوند.
مکان های مستعد خوردگی دیگ بخار با اکسیژن
تمامی سیستم دیگ بخار مستعد این نوع خوردگی است. امّا بیشتر آنها، در لوله های سوپر هیتر هستند. ری هیتر ها نیز مستعدِّ این خوردگی خواهند بود، به خصوص جایی که رطوبت در خم ها و فرو رفتگی لوله جمع می شود.
در دیگ های بخار در حال کار، اوّلین ناحیه ای که خورده می شود اکونومایزر و هیترهای آب خوراک است. در حالت آلودگی شدید اکسیژن، سطوح فلز دیگر نقاط دیگ بخار نیز تحت تأثیر قرار می گیرد
برای مثال، سطوح داغ همراه خطّ آب در استیم درام و دستگاه های جدا کننده بخار در تمامی این موارد، حتی اگر مقدار اکسیژن ناچیز باشد خسارت خواهند دید.
شکل(۱-۸)-حفره های حاصل از خوردگی ناشی از اکسیژن در برشی از لوله سوپر هیتر.
شکل(۲-۸)- سرپوش های اکسید اهن روی محل حفره ها.
شکل (۳-۸)-حفره های حاصل از خوردگی ناشی از اکسیژن در امتداد پایین اویز سوپر هیتر.
شکل(۴-۸)-حلقه های بیضوی محاصره کننده حفره های حاصل از خوردگی ناشی از اکسیژن در خم U شکل.
کنترل خوردگی آب در سیستم تولید بخار
کنترل رسوب و خوردگی لوله های درون کوره دیگ بخار
خوردگی در سرویس و نگهداری دیگ های بخار
تصفیه و فرآوری آب جهت بویلرهای بخار – ایجاد خوردگی