【المعرفة الأساسية 28】 ما هو تآكل نقطة الندى؟ (مسابقة أسئلة وأجوبة مع جوائز)
Thread Content
يرجى شرح مفهوم التآكل الناتج عن نقطة الندى. يمكن تعريف التآكل الناتج عن نقطة الندى بشكل عام على أنه ظاهرة تحدث عندما يصل الغاز المستخدم في العمليات الصناعية إلى نقطة التحول الطوري، مما يؤدي إلى تكوّن سائل على شكل ندى (أي نقطة الندى). على العكس، فإن ارتفاع درجة حرارة المادة السائلة حتى تتحول إلى غاز – أي عملية الغليان – تُسمى نقطة الغليان. درجة الحرارة في كليهما متساوية، لكن مستوى الحرارة الممكن تحقيقه يختلف بسبب الطاقة اللازمة لعملية التبخر). في هذه الحالة، إذا كانت هناك بعض المواد الحمضية في الوسط (مثل: الكبريت، والكلور، والنيتروجين، إلخ)، فإنها ستتراكم في الماء المتكثف لتشكيل حمض. على سبيل المثال، يحدث التآكل الناتج عن نقطة الندى بشكل شائع في الغازات الناتجة عن محركات الغلايات، وأهم المواد الحمضية فيها هي الكبريتيدات – حمض الكبريتيك وحمض الكبريتيك الثنائي (وبالطبع توجد أيضًا كميات قليلة من الكلوريدات والنيتريدات). يمكن أن تصل تركيزات هذه المواد إلى 85%، مما يسبب تآكلًا شديدًا في المعادن، خاصة الفولاذ المقاوم للصدأ (وأحيانًا يحدث أيضًا تآكل ناتج عن الإجهاد).
تآكل نقطة الندى: يُطلق عليه هذا النوع من التآكل اسم تآكل نقطة الندى، لأنه يحدث فقط عندما تتكون قطرات الندى على السطح المعرض للحرارة.
تحدث تآكل نقطة الندى للغازات الناتجة عن احتراق الوقود بسبب تكوّن غازي SO2 وSO3 نتيجة وجود عنصر الكبريت في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة نقطة الندى للغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
يُقصد بتآكل نقطة الندى، بشكل عام، حدوث تكثف سائل للغازات المستخدمة في العمليات الصناعية أثناء عملية التبريد، وذلك عند الوصول إلى نقطة التحول الطوري، أي نقطة الندى. وعلى العكس، فإن ارتفاع درجة حرارة المادة السائلة حتى تتحول إلى غاز – أي عملية الغليان – يُطلق عليه نقطة الغليان. درجة الحرارة في كليهما متساوية، لكن مستوى الحرارة يختلف بسبب الطاقة النوعية للتبخر. في هذه الحالة، إذا كانت هناك بعض المواد الحمضية في الوسط (مثل: الكبريت، والكلور، والنيتروجين، إلخ)، فإنها ستتراكم في الماء الناتج عن التكثف لتشكيل حمض. على سبيل المثال، يحدث التآكل الناتج عن نقطة الندى بشكل شائع في الغازات الناتجة عن محركات الغلايات، وأهم المواد الحمضية فيها هي الكبريتيدات – حمض الكبريتيك وحمض الكبريتيك الأولي (وبالطبع توجد أيضًا كميات صغيرة من الكلوريدات والنيتريدات)، ويمكن أن تصل تركيزاتها إلى 85%، مما يسبب تآكلًا شديدًا للمعادن، خاصة الفولاذ المقاوم للصدأ (وأحيانًا يشمل ذلك التآكل الناتج عن الإجهاد أيضًا).
تحدث تآكل نقطة الندى للغازات الناتجة عن احتراق الوقود بسبب تكوّن غازي SO2 وSO3 نتيجة وجود عنصر الكبريت في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة نقطة الندى للغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
تحدث تآكل نقطة الندى للغازات الناتجة عن احتراق الوقود بسبب تكوّن غازي SO2 وSO3 نتيجة وجود عنصر الكبريت في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة نقطة الندى للغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
تآكل نقطة الندى – يحدث ذلك بسبب تكوّن غازات SO2 وSO3 نتيجة احتراق عنصر الكبريت الموجود في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة حرارة الغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
تحدث تآكل نقطة الندى للغازات الناتجة عن احتراق الوقود بسبب تكوّن غازي SO2 وSO3 نتيجة وجود عنصر الكبريت في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة نقطة الندى للغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
يؤدي تبريد الغازات الصناعية إلى الوصول إلى نقطة التحول الطوري، مما يسبب تكوّن رذاذ سائل، وهو في الغالب ماء، وعادةً ما يترسب على سطح المواد المعدنية للمعدات. وإذا كانت المادة تحتوي على بعض المواد الحمضية (مثل الكبريت والكلور والنيتروجين وغيرها)، فإن هذه المواد ستتراكم في الماء الناتج عن التكثف. وهكذا يحدث تآكل نقطة الندى.
يرجى شرح مفهوم التآكل الناتج عن نقطة الندى. تآكل نقطة الندى – يحدث ذلك بسبب تكوّن غازات SO2 وSO3 نتيجة احتراق عنصر الكبريت الموجود في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة حرارة الغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها.
تحدث تآكل نقطة الندى الناتج عن الغازات المنبعثة بسبب تكوّن غازي SO2 وSO3 نتيجة احتراق عنصر الكبريت الموجود في الوقود. وعندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي لواجهة التبادل الحراري أقل من درجة حرارة الغازات، فإن ذلك يؤدي إلى تكوّن قطرات من حمض الكبريتيك على سطح واجهة التبادل الحراري، مما يسبب تآكلها. عند احتراق الوقود، يتفاعل الهيدروجين (H2) والأكسجين (O2) الموجودان فيه ليتكون بخار الماء (H2O)، كما أن معظم أجهزة الاحتراق تستخدم البخار لتفتيت الوقود، مما يؤدي إلى وجود كمية كبيرة من بخار الماء في الغازات الناتجة عن الاحتراق داخل الفرن. بالإضافة إلى ذلك، يتم تكوين ثاني أكسيد الكبريت (SO2) نتيجة احتراق الكبريت الموجود في الوقود، ويتم أكسدة كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكبريت إلى ثلاثي أكسيد الكبريت (SO3). ويتفاعل ثلاثي أكسيد الكبريت مع بخار الماء الموجود في الغازات الناتجة لتكوين حمض الكبريتيك (H2SO4). يزداد نقطة الندى للغازات المحتوية على بخار كبريتيك أكثر فأكثر، وعندما تكون درجة حرارة سطح الأسطوانة الحاملة للحرارة أقل من نقطة الندى، يتكثف بخار الكبريتيك على سطح هذه الأسطوانة ليتحول إلى سائل يحتوي على الكبريتيك، مما يسبب تآكلاً شديداً في سطح الأسطوانة. وبما أن التآكل يحدث على الأسطح التي تتعرض لدرجات حرارة منخفضة، فإنه يُسمى التآكل في درجات الحرارة المنخفضة. نظرًا لأن هذا النوع من التآكل يحدث فقط عند تكوّن الندى على السطح المعرض للحرارة، فإنه يُعرف أيضًا باسم تآكل نقطة الندى. يعتمد مستوى درجة النقطة الرطبة على كمية الكبريت الموجودة في الوقود، بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل معامل الهواء الزائد وكمية ثلاثي أكسيد الكبريت المتكون. كلما ارتفعت درجة حرارة الغرفة الحرارية، قل كمية الهواء الزائد، وبالتالي يقل نسبة تأكسد غاز SO2 الناتج عن احتراق الكبريت إلى غاز SO3، مما يؤدي إلى انخفاض درجة نقطة الندى. لهذا السبب، فإن العلاقة بين درجة نقطة الندى المذكورة في المعلومات العامة ومحتوى الكبريت في الوقود ليست متطابقة تمامًا. وفقًا لمحتوى الكبريت في الوقود في بلادنا، فإن درجة نقطة الندى تكون عادةً ضمن النطاق من 105 إلى 130 درجة مئوية. عند الإمكان، من الأفضل استخدام درجة نقطة الندى لإجراء القياسات الميدانية فعليًا. أثناء عملية التشغيل، إذا كانت درجة حرارة الجدار في المنطقة التي تتلامس مع الرماد أقل من نقطة الندى، فإن ذلك سيؤدي لحدوث تآكل بالإضافة إلى تراكم الرماد على سطح المنطقة المعرضة للحرارة. ومن الصعب جدًا إزالة هذا الرماد المتراكم باستخدام الطرق التقليدية لإزالة الرماد. بسبب وجود الرماد، لا يؤثر ذلك فقط على كفاءة نقل الحرارة ويزيد من مقاومة التدفق على جانب الغازات، بل يزيد أيضًا من التآكل. وعندما يصبح التآكل شديدًا، فإن رواسب التآكل المعدنية والرماد قد تسد الممرات. لذلك، عند حرق الوقود الذي يحتوي على الكبريت، من المهم اتخاذ تدابير لضمان أن تكون درجة حرارة المعادن التي تتلامس مع الغازات الناتجة أعلى من نقطة الندى. كما أن من العوامل التي تؤثر على سرعة التآكل تركيز حمض الكبريتيك ودرجة حرارة الجدار. معدل تآكل حمض الكبريتيك الغليظ للفولاذ منخفض جدًا، بينما يصل معدل التآكل إلى أقصى قيمة له عندما تكون نسبته حوالي 50%. بالنسبة لدرجة حرارة الجدار، فعندما تكون الحرارة مرتفعة، يزداد معدل التفاعل الكيميائي ويتسارع معدل التآكل. لذلك، وبسبب اختلاف تركيز حمض الكبريتيك ودرجة حرارة الجدار في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة، فإن سرعة التآكل تختلف من مكان لآخر. أهم طريقة لتقليل تآكل نقطة الندى المنخفضة هي رفع درجة حرارة جدار الأنبوب أو جدار عنصر التسخين فوق نقطة الندى، أو استخدام مواد مقاومة للتآكل. يمكن رفع درجة حرارة الجدار عن طريق رفع درجة حرارة الوسط الموجود خارج الأنابيب أو داخلها، فعلى سبيل المثال، يجب أن تكون درجة حرارة الزيت المستخدم في التسخين أعلى من 100 درجة مئوية، كما يجب استخدام نظام تدوير الهواء الساخن في أجهزة التسخين بالهواء، أو استخدام وسائط أخرى لرفع درجة حرارة الهواء الداخل إلى أكثر من 60 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن تقليل كمية الهواء الزائد، واستخدام هياكل قابلة للفك في الأجزاء ذات الحرارة المنخفضة، هي أيضًا تدابير فعالة يتم استخدامها بشكل شائع