Тұщы және өнеркәсіптік судағы коррозия – су қондырғыларындағы металдар мен болаттың коррозиясы

Тұщы және өнеркәсіптік сулардағы коррозияға ауыз сумен, жер үсті суларымен, жер асты суларымен, технологиялық сумен, салқындатқыш сумен, айналымдағы сумен және өнеркәсіптік қондырғыларда қолданылатын басқа да су түрлерімен жанасқанда металдар мен қорытпалардың ыдырауы жатады. «Су» термині бір ғана коррозиялық ортаны сипаттамайды. Судың қасиеттері хлорид және басқа тұз мөлшері, рН, қаттылық, сілтілік, өткізгіштік, оттегі мөлшері, температура, шөгінділердің, микроорганизмдердің және химиялық қоспалардың болуы тұрғысынан айтарлықтай өзгеруі мүмкін.
Сондықтан бір су жүйесінде бірдей материал өте жақсы беріктік көрсетуі мүмкін, бірақ басқасында шұңқырлардың пайда болуына, жарықшақтардың пайда болуына, гальваникалық, микробиологиялық (MIC) немесе эрозия коррозиясына ұшырауы мүмкін. Дұрыс материалды таңдау тек «тұщы су» немесе «өнеркәсіптік су» деген атауға ғана емес, нақты су құрамы мен жұмыс жағдайларын талдауға негізделуі керек.

Неліктен су металдарды коррозияға ұшыратады?

Еріген иондары бар су электролит ретінде әрекет ете алады, бұл металл бетінде электрохимиялық реакциялардың жүруіне мүмкіндік береді. Металл тотығатын бетінде анодтық аймақтар және тотықсыздану реакциялары жүретін катодтық аймақтар пайда болуы мүмкін.
Процестің барысы, басқалармен қатар, судың химиялық құрамына, өткізгіштігіне, рН-ына, оттегінің мөлшеріне және температурасына байланысты. Гидродинамикалық жағдайлар да маңызды. Тұрып қалған су шөгінділердің, биоүлбірдің және оттегімен қамтамасыз етудегі жергілікті айырмашылықтардың пайда болуына ықпал етуі мүмкін, ал жоғары ағын жылдамдығы, турбуленттілік немесе қатты бөлшектердің болуы белгілі бір жағдайларда эрозия мен эрозиялық коррозия қаупін арттыруы мүмкін.

Коррозияға әсер ететін ең маңызды су параметрлері

Тұщы су коррозияға төзімді су дегенді білдірмейді

Тұщы суда еріген тұз мөлшері теңіз суына қарағанда айтарлықтай төмен, бірақ ол металдарды коррозияға ұшыратуы мүмкін. Жер үсті сулары, жер асты сулары және ағын сулары минералды құрамы, оттегі мөлшері, хлоридтері, сульфаттары, бикарбонаттары және органикалық заттары бойынша ерекшеленеді.
Минералдылығы төмен су белгілі бір жағдайларда қатты, жоғары сілтіліктегі судан өзгеше әрекет етуі мүмкін. Тіпті хлоридтің орташа мөлшері де жоғары температурада, жарықтар, шөгінділер болған кезде немесе ұзақ уақыт тоқырау кезеңінде тот баспайтын болат үшін маңызды мәселеге айналуы мүмкін.

Өнеркәсіптік су – процеске тәуелді орта

«Өнеркәсіптік су» термині ортаның өте кең тобын қамтиды. Оған шикі су, тазартылған су, технологиялық су, салқындатқыш су, айналымдағы су, шаю суы, конденсат немесе құрамы ингибиторлармен, биоцидтермен, рН реттегіштермен және басқа да технологиялық қоспалармен әдейі өзгертілген су кіруі мүмкін.
Жабық жүйелерде судың құрамы уақыт өте келе өзгеруі мүмкін. Кейбір судың булануы еріген тұздардың концентрациясына әкелуі мүмкін, ал технологиялық процестер қосымша ластаушы заттарды енгізуі мүмкін. Осы себепті, жұмыс кезінде материал бетінде болатын нақты ортаны бағалау үшін қоректік су үлгісін талдау әрқашан жеткіліксіз.

Хлоридтердің тот баспайтын болатқа әсері

Хлоридтер су жүйелерінде тот баспайтын болатты пайдалануды шектейтін ең маңызды факторлардың бірі болып табылады. Олар жергілікті жерде пассивті қабатты тұрақсыздандырып, шұңқыр коррозиясын тудыруы мүмкін. Саңылаулардың коррозиясына қолайлы жағдайлар саңылауларда, тығыздағыштардың астында және шөгінділерде пайда болуы мүмкін.
Тот баспайтын болаттың кез келген маркасы қауіпсіз болатын және одан жоғары болған кезде коррозия әрқашан болатын бірыңғай, әмбебап хлорид концентрациясы жоқ. Қауіп температураға, рН-қа, электрохимиялық потенциалға, оттегімен қанығуға, бетінің жағдайына, әсер ету уақытына, жарықтар мен шөгінділердің болуына және материалдың құрамына байланысты.
Осы себепті, басқа жағдайларды көрсетпей, «316L белгілі бір мг/л хлорид мөлшеріне төзімді» сияқты мәлімдемелерге өте сақтықпен қарау керек.

Су температурасы және коррозия

Температура электрохимиялық реакциялардың жылдамдығына, газдың ерігіштігіне, тұнбаның түзілуіне және пассивті қабаттың тұрақтылығына әсер етеді. Тот баспайтын болаттар үшін хлоридті ортада температураның жоғарылауы ойықтардың пайда болу және саңылаулардың коррозиялану қаупін айтарлықтай арттыруы мүмкін.
Сондықтан, белгілі бір мөлшерде хлоридтері бар суық суға жарамды материал қыздырғаннан кейін міндетті түрде сол суға жарамды болмауы мүмкін. Жылу алмастырғыштар, су жылытқыштар, ыстық су жүйелері және металл температурасы негізгі сұйықтық ағынының температурасынан жоғары беттер ерекше назар аударуды қажет етеді.
Жергілікті коррозияның басталуына материалдардың төзімділігін зертханалық салыстыруларға шекті шұңқырлану коррозиясының температурасы (CPT) және шекті саңылаулардың коррозия температурасы (CCT) кіреді. Бұл мәндер қолданылатын сынақ әдісіне байланысты және кез келген судағы материалдың максималды жұмыс температурасын тікелей көрсетпейді.

Су қондырғыларындағы коррозияның пайда болуы

Шұңқырлардың коррозиясы әсіресе қауіпті, себебі ол материалдың терең енуіне әкелуі мүмкін, жалпы салмақтың аз жоғалуына әкеледі. Компонент бетінде кішкентай, оқшауланған шабуыл нүктелері пайда болуы мүмкін, ал материалдың ішінде терең шұңқырлар пайда болады.
Жұқа қабырғалы құбырларда немесе резервуарларда шұңқырлардың пайда болуы тесілуге ​​және ағып кетуге әкелуі мүмкін. Бұл қауіп хлоридтер, жоғары температура, қолайсыз беткі жағдайлар, шөгінділер және электрохимиялық жағдайлардың жергілікті өзгерістері сияқты факторлармен артады.

Тығыздағыштар мен шөгінділердің астындағы саңылаулардың коррозиясы

Фланецті қосылыстар, тығыздағыштар, бұрандалар, қабаттасу және шөгінділер негізгі ағынмен су алмасуының шектеулі аймақтарын жасайды. Электрохимиялық процестер басталғаннан кейін, сынық ішіндегі ерітіндінің құрамы сынық сыртындағы судың құрамынан біртіндеп өзгеше болуы мүмкін.
Оттегінің тұтынылуы, иондардың миграциясы және коррозия өнімдерінің гидролизі жергілікті ортаның қышқылдануына және хлорид концентрациясының жоғарылауына әкелуі мүмкін. Нәтижесінде, судың көп бөлігі аса агрессивті көрінбесе де, пассивті қабат тұрақсыздануы мүмкін.

Судың тоқырауы және қондырғының өлі бөліктері

Өлі бөліктер, пайдаланылмаған бұтақтар және жүйенің ұзақ уақыт бойы тоқтап қалуы қалыпты ағын кезіндегіден өзгеше жағдайлар тудыруы мүмкін. Тоқыраған су оттегі деңгейін өзгертіп, биоүлбірдің пайда болуына және шөгінділердің пайда болуына әкелуі мүмкін.
Бұл әрбір тоқырау автоматты түрде коррозияны тудырады дегенді білдірмейді. Тәуекел судың материалы мен құрамына байланысты, бірақ қажетсіз өлі аймақтарды азайту үшін жүйелерді жобалау коррозия мен гигиенаның алдын алудың маңызды элементі болып табылады.

Шөгінділер және шөгінді асты коррозиясы

Коррозия өнімдері, қабыршақ, минералды бөлшектер, технологиялық өнімдер және биологиялық ластаушы заттар металл бетіне шөгуі мүмкін. Шөгінді қабатының астында оттегі мен еріген заттардың негізгі су ағынымен алмасуы шектеулі.
Бұл әртүрлі рН, оттегімен қанығу және иондық құрамы бар жергілікті микроортаның пайда болуына әкелуі мүмкін. Тот баспайтын болаттар жағдайында мұндай жағдайлар саңылаулардың коррозиясының немесе басқа жергілікті шабуыл түрлерінің қаупін арттыруы мүмкін. Шөгінділер беткі тексеруді қиындатып, дамып келе жатқан зақымдарды жасыруы мүмкін.

Су қондырғыларындағы микробиологиялық коррозияның MIC

Табиғи және көптеген өнеркәсіптік суларда жүйе беттерін колонизациялауға қабілетті микроорганизмдер бар. Алынған биоүлбір металл-су шекарасындағы жергілікті оттегі концентрациясын, рН мәнін, химиялық құрамын және электрохимиялық жағдайларын өзгерте алады.
Микробиологиялық әсер ететін коррозия деп аталатын процесс – MIC – бір ғана бактерия түрінен туындайтын жалғыз, қарапайым механизм емес. Бұл микроорганизмдердің белсенділігі коррозия процестеріне әсер ететін құбылыстар тобы.
MIC қаупі ағыны аз аймақтарда, шөгінді астында, ұзақ уақыт бойы тоқтап тұрған кезде және биоүлбірдің пайда болуына мүмкіндік беретін қондырғыларда артуы мүмкін.

Дезинфекциялау және тотықтырғыш заттар

Су жүйелеріндегі микробтардың өсуін бақылау үшін әртүрлі әдістер қолданылады, соның ішінде тотықтырғыш заттар. Хлор, гипохлориттер, хлор диоксиді, озон және басқа да дезинфекциялық заттар металл беттерінің электрохимиялық әлеуетін өзгерте алады.
Олардың коррозияға әсері агент түріне, концентрациясына, температурасына, рН-қа, жанасу уақытына және материалға байланысты. Сондықтан, дезинфекция биоүлбірді алып тастау арқылы коррозияны әрқашан азайтады деп болжауға болмайды. Белгілі бір жағдайларда жоғары тотығу ортасы кейбір тот баспайтын болаттардың локализацияланған коррозияға сезімталдығын арттыруы мүмкін.

Су қондырғыларындағы гальваникалық коррозия

Егер материалдар электрлік байланыста болса және бір уақытта өткізгіш ортамен байланысқан болса, жүйедегі әртүрлі металдардың тіркесімі гальваникалық элементті жасай алады. Еріген тұздары бар су электролит ретінде әрекет ете алады.

Берілген ортадағы гальваникалық қатардағы материалдардың орны және олардың беттерінің арақатынасы маңызды. Анод материалының кішігірім беткі ауданы асыл материалдың үлкен беткі ауданымен үйлескенде ерекше қолайсыз болуы мүмкін.
Сондықтан, қондырғыны жобалау кезінде тек құбырлар мен резервуарларды ғана емес, сонымен қатар сол ортамен жанасатын клапандарды, сорғыларды, алмастырғыштарды, бекіткіштерді, байланыстырғыштарды және басқа материалдарды да талдау қажет.

Ағын, эрозия және эрозия коррозиясы

Су ағыны оттегі мен химиялық заттардың бетіне тасымалдануына және реакция өнімдерінің жойылуына әсер етеді. Орташа ағын ластаушы заттардың тұнбаға түсуін және қабат астындағы коррозияға ықпал ететін кейбір жағдайлардың дамуын шектей алады.
Жоғары жылдамдықта, күшті турбуленттілікте, ағын бағытының өзгеруінде немесе қатты бөлшектердің болуында бетінде қарқынды механикалық кернеу пайда болуы мүмкін. Егер механикалық ыдырау процесі электрохимиялық процесспен әрекеттессе, эрозия коррозиясы дамуы мүмкін.
Шынтақтар, редукторлар, клапандар, сорғы импеллерлері, кіріс және шығыс аймақтары және жергілікті ағын бұзылыстары орын алатын басқа жерлер әсіресе осал болуы мүмкін.

Салқындатқыш су және салқындату тізбектері

Салқындату жүйелері ең талапшыл су жүйелерінің қатарына жатады, себебі сұйықтықтың құрамы жұмыс кезінде өзгеруі мүмкін. Ашық айналым жүйелерінде судың бір бөлігінің булануы еріген тұздардың концентрациясына әкеледі. Сонымен қатар, температура, оттегіге қол жеткізу және микробтардың өсуі коррозия мен шөгінділердің пайда болуына ықпал етуі мүмкін.
Салқындатқыш суды бақылауға рН түзету, тұз концентрациясын түзету және коррозия ингибиторларының, қақтың ингибиторларының және биоцидтердің мөлшерін анықтау кіруі мүмкін. Тазарту бағдарламасы жүйеде қолданылатын материалдарға бейімделуі керек.

Деминералдандырылған су және жоғары тазалықтағы су

Еріген тұздың аз мөлшері электр өткізгіштіктің төмендігін білдіреді, бірақ бұл жоғары тазалықтағы судың толығымен коррозияға төзімді екенін автоматты түрде білдірмейді. Материалдың мінез-құлқы еріген оттегіге, көмірқышқыл газына, температураға, ағын жылдамдығына, жүйенің тазалығына және судың қайталама ластану мүмкіндігіне де байланысты.
Сұйықтықтың өте жоғары тазалығын қажет ететін жүйелерде коррозия жылдамдығы ғана емес, сонымен қатар металл иондары мен беттік өнімдердің суға бөліну мүмкіндігі де маңызды. Сондықтан фармацевтикалық, жартылай өткізгіш немесе энергетикалық жүйелердегі материалға қойылатын талаптар дәстүрлі су жүйелеріне қарағанда әлдеқайда қатаң болуы мүмкін.

Су қондырғыларындағы көміртекті болат

Көміртекті болат су жүйелерінде кеңінен қолданылады, бірақ тиісті жұмыс жағдайлары немесе қорғаныс болмаса, ол жалпы және жергілікті коррозияға ұшырауы мүмкін. Коррозия жылдамдығына оттегінің мөлшері, рН, температура, иондық құрам және ағын жылдамдығы сияқты факторлар әсер етеді.
Орнатуға байланысты, белсенді металл бетінің қоршаған ортамен жанасуын шектеу үшін суды тазарту, коррозия ингибиторлары, қорғаныс жабындары немесе басқа әдістер қолданылады.

Тұщы және өнеркәсіптік судағы тот баспайтын болаттар

Тот баспайтын болаттар хромның болуына байланысты бетінде пайда болған жұқа пассивті қабатқа жоғары төзімділікке ие. Олар көптеген тұщы су орталарында тамаша беріктік береді, бірақ хлоридтер, жарықтар, шөгінділер және жоғары температура болған кезде жергілікті коррозия пайда болуы мүмкін.
Агрессивті орта артқан сайын, хром, молибден және азот мөлшері жоғары маркалар қолданылады. PREN индексін шұңқырлау коррозиясына төзімділікті алдын ала салыстыру үшін пайдалануға болады, ал CPT және CCT индекстері белгілі бір сынақ жағдайларында шұңқырлау және саңылау коррозиясының басталуына төзімділікті салыстыруға мүмкіндік береді.

Су құбырлары үшін тот баспайтын болатты таңдау

Кестеде материал топтарының жалпы сипаттамалары келтірілген және хлоридтің рұқсат етілген концентрациялары немесе ең жоғары жұмыс температуралары көрсетілмеген. Дұрыс таңдау үшін судың нақты құрамын, температурасын, рН мәнін, оттегімен қанығуын, ағынын, дезинфекциялау әдісін, жарықтар мен шөгінділердің болуын және жұмыс жағдайларын талдау қажет.

Неліктен болатты тек хлорид концентрациясына қарай таңдамау керек?

Хлорид концентрациясы өте маңызды параметр болып табылады, бірақ ол бүкіл қоршаған ортаны сипаттамайды. Бірдей Cl⁻ мөлшері қолайлы рН мәні бар салқын, ағынды суда берілген материал үшін салыстырмалы түрде қауіпсіз болуы мүмкін, бірақ ыстық суда, жарықшақта немесе шөгінді астында әлдеқайда үлкен қауіп төндіреді.
Орнату әдісі де рөл атқарады. Дәнекерлеу түсінің өзгеруі, бетінің ластануы, жоғары кедір-бұдырлығы және дәнекерлеуден кейінгі дұрыс емес өңдеу тот баспайтын болаттың төзімділігін жергілікті түрде төмендетуі мүмкін. Сондықтан, материал мен судың химиялық талдауы дұрыс жобалау мен құрылысты алмастыра алмайды.

Су қондырғыларындағы коррозияны қалай азайтуға болады?

• судың тек шығу тегін ғана емес, нақты химиялық құрамын талдаңыз,
• хлоридті, рН, өткізгіштікті, температураны және басқа да маңызды процесс параметрлерін бақылау,
• өлі бөліктерді және ұзақ мерзімді тоқырауды азайту,
• жарықтар мен шөгінділер жиналатын жерлерді шектеу үшін қондырғыны жобалаңыз,
• биофильм мен MIC қаупін бақылау,
• материал мен құрылымға сәйкес келетін ағын жылдамдығын таңдаңыз,
• әртүрлі металдардың қолайсыз гальваникалық қосылыстарынан аулақ болыңыз,
• дәнекерленген қосылыстарды дұрыс тазалау және орындау,
• дезинфекциялық заттардың, ингибиторлардың және басқа да химиялық қоспалардың әсерін ескеру,
• жұмыс кезінде, әсіресе жабық және қайта айналымдағы жүйелерде су құрамының өзгеруін бақылау.

Тұщы су коррозиясы және теңіз коррозиясы

Тұщы су мен теңіз суының арасындағы негізгі айырмашылық, басқалармен қатар, еріген тұздардың мөлшеріне байланысты. Теңіз суында хлоридтердің концентрациясы айтарлықтай жоғары және электр өткізгіштігі жоғары, бұл оны көптеген металдар мен тот баспайтын болаттар үшін ерекше қиын ортаға айналдырады.
Дегенмен, бұл барлық тұщы су зиянсыз орта дегенді білдірмейді. Хлоридтер, тотықтырғыштар, шөгінділер және биоүлбір бар ыстық өнеркәсіптік су өте күрделі жұмыс жағдайларын тудыруы мүмкін. Сондықтан, ортаны «тұщы су» деп жіктеу коррозияны талдаудың тек бастамасы ғана.

Тұщы судағы және өнеркәсіптік судағы коррозия көптеген өзара байланысты параметрлерге байланысты. Олардың ішіндегі ең маңыздылары - иондық құрам, хлоридтер, рН, температура, оттегі мөлшері, өткізгіштік, ағын, шөгінділер, микроорганизмдер және химиялық қоспалар.
Су жүйелерінде коррозияның әртүрлі түрлері дамуы мүмкін: жалпы коррозия, шұңқырлардың пайда болуы, саңылаулардың коррозиясы, гальваникалық коррозия, микробтық коррозия (МЧ) және эрозия коррозиясы. Тот баспайтын болаттар көптеген суларда өте жақсы төзімділік көрсетеді, бірақ олар қоршаған орта факторларына, әсіресе хлоридтердің, жоғары температуралардың және саңылаулардың болуына толығымен сезімтал емес.
Сондықтан материалды дұрыс таңдау бүкіл жүйені ескеруі керек: материал – судың құрамы – температура – ​​рН – хлоридтер – ағын – шөгінділер – микроорганизмдер – құрылыс – жұмыс істеу әдісі.

Болат пен металдардың коррозиясының түрлері

Болат пен металдардың біркелкі коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың шұңқырлы коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың саңылау коррозиясы
Тот баспайтын болаттың аралық түйіршік коррозиясы
Стресстік коррозиялық крекинг SCC
Гальваникалық коррозия
Эрозиялық коррозия
Кавитация коррозиясы
Коррозиядан шаршау
Қабат коррозиясы
Микробиологиялық коррозия MIC
Жоғары температуралы коррозия

Коррозияның қоршаған ортаға байланысты жіктелуі

Теңіз коррозиясы – теңіз суындағы болат пен металдардың коррозиясы
Атмосфералық коррозия
Жердің коррозиясы
Тұщы және өнеркәсіптік судағы коррозия
Хлоридті ортадағы коррозия
Қышқыл ортадағы коррозия
Сілтілі ортадағы коррозия
Газдардағы және пайдаланылған газдардағы коррозия
Ағынды сулар мен кәріз жүйелеріндегі коррозия
Химиялық және мұнай-химиялық ортадағы коррозия

Ұқсас тақырыптар

CPT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының коррозиясының маңызды температурасы
PREN – тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділік индексі
CCT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының критикалық саңылау коррозиясының температурасы