دلیل کنترل میزان یون‌های کلر در آب هنگام آزمایش فشاری تجهیزات

جلوگیری از خوردگی تحت تنش در فولادهای ضدزنگ آستنیتی.

یون‌های کلر، فولاد ضدزنگ آستنیتی را خوردگی می‌زنند. با تبخیر آب، میزان کلر افزایش می‌یابد

دلیل کنترل میزان یون‌های کلر در زمان آزمایش فشاری تجهیزات فولاد ضدزنگ، تنها این است که یون‌های کلر باعث خوردگی مواد فولاد ضدزنگ می‌شوند :)

تأثیر یون‌های کلر بر خوردگی تجهیزات بسیار جدی است

کنترل میزان یون‌های کلر در آب تنها در هنگام فشار آب بر مخازن فولاد ضدزنگ آستنیتی الزامی است

سطح بالای یون‌های کلر منجر به خوردگی تحت فشار می‌شود

هدف اصلی، جلوگیری از خوردگی تحت فشار ناشی از یون‌های کلر در فولاد ضدزنگ است. اما این مقررات کمی سختگیرانه است؛ در شرایط آزمایش فشار، تأثیر یون‌های کلر بر خوردگی ناشی از تنش در فولاد ضدزنگ قابل نادیده گرفتن است.

عمدتاً برای جلوگیری از خوردگی تحت فشار یون‌های کلر در فولاد ضدزنگ...

فلزات در حالت کندشوندگی نیز دارای توانایی واکنش مشخصی هستند؛ یعنی حل شدن و ترمیم لایه کندشونده (بازکندشوندگی) در یک تعادل پویا قرار دارد. هنگامی که محیط حاوی آنیون‌های فعال (مانند یون‌های کلرید) باشد، تعادل برهم می‌خورد و حل شدن غالب می‌شود. دلیل آن این است که یون‌های کلر می‌توانند به طور انتخابی و در اولویت، روی فیلم خنثی‌کننده جذب شوند و اتم‌های اکسیژن را از آنجا بیرون کنند؛ سپس با کاتیون‌های موجود در فیلم خنثی‌کننده ترکیب شده و کلریدهای حل‌شونده تشکیل می‌دهند. در نتیجه، در نقاط خاص فلز پایه‌ای که در معرض دید قرار گرفته‌اند، سوراخ‌های کوچکی ایجاد می‌شود (قطر این سوراخ‌ها معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ میکرومتر است). این سوراخ‌های کوچک، هسته‌های خوردگی نامیده می‌شوند و می‌توان آن‌ها را به عنوان مراکز فعالی که باعث ایجاد سوراخ‌های خوردگی می‌شوند، در نظر گرفت. وجود یون‌های کلر، تأثیر مخرب مستقیمی بر حالت خنثی فولاد ضدزنگ دارد. در منحنی رابطه بین پتانسیل و جریان، که با روش پتانسیل ثابت بر روی نمونه‌های فولاد ضدزنگ در محلول‌هایی با غلظت‌های مختلف یون کلرید اندازه‌گیری شده است، می‌توان مشاهده کرد که هنگامی که پتانسیل آندی به یک مقدار مشخص می‌رسد، تراکم جریان به طور ناگهانی کاهش می‌یابد؛ این امر نشان‌دهنده شروع تشکیل یک لایه پوششی پایدار است. مقاومت الکتریکی این لایه نسبتاً بالا بوده و در یک بازه پتانسیلی مشخص (منطقه پوشش‌زایی) حفظ می‌شود. با افزایش غلظت یون‌های کلر، چگالی جریان بحرانی نیز افزایش می‌یابد؛ همچنین پتانسیل خنثی‌سازی اولیه نیز بالاتر می‌شود و محدوده ناحیه خنثی‌سازی کوچکتر می‌گردد. توضیح این ویژگی این است که در ناحیه پتانسیل پاتیناسیون، یون‌های کلر با مواد اکسیدکننده رقابت می‌کنند و وارد لایه نازک می‌شوند؛ در نتیجه نقص‌هایی در الگوی بلوری ایجاد شده و مقاومت الکتریکی اکسید کاهش می‌یابد. بنابراین، در محیطی که یون‌های کلر وجود دارد، نه تسلیح شدن به راحتی اتفاق می‌افتد و نه حفظ آن آسان است. در مخازن فشاری ساخته شده از فولاد ضدزنگ آستنیتی، در صورت وجود محلول کلریدها، خوردگی ناشی از تنش نیز رخ می‌دهد. این امر به دلیل یون‌های کلر موجود در محلول است که فیلم خنثی‌کننده سطح فولاد ضدزنگ را از بین می‌برند؛ تحت تأثیر تنش کششی، در نواحیی که فیلم خنثی‌کننده از بین رفته، ترک‌هایی ایجاد می‌شود که به عنوان منطقه آند سلول خوردگی عمل می‌کنند. خوردگی الکتروشیمیایی مداوم در نهایت می‌تواند منجر به شکستن فلز شود. این خوردگی ارتباط چندانی با غلظت یون‌های کلر ندارد؛ حتی مقادیر بسیار کمی از یون‌های کلر نیز می‌توانند باعث خوردگی تحت فشار شوند. در تولید واقعی، برخی از تجهیزات نه در شرایط عملکرد عادی دچار فرسودگی می‌شوند، بلکه در زمان توقف، به دلیل مایعات کلریدی با غلظت پایین (۵٪) که در محفظه‌ها باقی می‌مانند، ترک‌های ناشی از فرسایش تحت تنش ایجاد می‌گردد. همچنین، به دلیل انجام آزمون مقاومت فشاری با آب دارای غلظت بالای یون‌های کلر، آب باقی‌مانده در مخزن غلیظ شده و منجر به خوردگی ناشی از تنش می‌گردد. یون‌های کلر، باعث خوردگی تحت تنش در فولادهای ضدزنگ نوع آستنیتی می‌شوند؛ ترک‌های ایجاد شده معمولاً از نوع ترک‌های بین‌دانه‌ای هستند و اکثر آن‌ها دارای ساختار شاخه‌داری می‌باشند. اکثر ترک‌های خوردگی در نزدیکی جوش‌ها ایجاد می‌شوند، که این امر به خوبی نشان می‌دهد که تنش‌های باقی‌مانده از جوشکاری یک عامل مهم است. پدیده شکست شکننده مواد تحت تأثیر همزمان تنش کششی و محیط خورنده، شکست ناشی از خوردگی تحت تنش نامیده می‌شود که به اختصار خوردگی تحت تنش گفته می‌شود. ' آلیاژهای حساس، محیط‌های خاص و تنش کششی معین (تنش کاری، تنش باقی‌مانده از جوشکاری یا ترکیب آن‌ها که به مقداری مشخص برسد)، سه شرط ضروری برای رخ دادن فرسایش تحت تنش هستند. برای مواد خاص، خوردگی تحت تنش تنها در محیط‌های مشخصی رخ می‌دهد. به عنوان مثال، برنج زرد در آمونیا، فولاد کربنی در قلیا و فولاد ضدزنگ آستنیتی در کلر، همگی سیستم‌هایی حساس به خوردگی تحت تنش هستند و به راحتی دچار خوردگی تحت تنش می‌شوند. بنابراین، هنگام آزمایش فشاری مخازن ساخته شده از فولاد ضدزنگ آستنیتی، باید میزان یون‌های کلر در آب کنترل شود.

هدف اصلی، جلوگیری از خوردگی تحت فشار ناشی از یون‌های کلر در فولاد ضدزنگ است. اما این مقررات کمی سختگیرانه است؛ در شرایط آزمایش فشار، تأثیر یون‌های کلر بر خوردگی ناشی از تنش در فولاد ضدزنگ قابل نادیده گرفتن است.

اگر استانداردها رعایت نشد، شستشو و خشک کردن سریع نیز می‌تواند کافی باشد

۱.۱ SH3099-2000 استانداردهای کیفیت آب ورودی و خروجی در صنایع نفت و پتروشیمی؛ بخش ۱.۱.۱ به توضیح عوامل کلیدی مؤثر بر خوردگی، یعنی انباشت یون‌های کلر، می‌پردازد； (نقص‌های ساخت تجهیزات می‌تواند منجر به غنی‌شدن شود) بخش ۱.۲ از استاندارد GB50050-2017، یعنی استانداردهای طراحی سیستم‌های تصفیه آب خنک‌کننده صنعتی، در بند ۱.۲.۴ به بررسی عوامل مختلف فرسایش ناشی از یون‌های کلر می‌پردازد و می‌گوید که دما، عامل کلیدی در این فرآیند است.

یون‌های کلری، فولاد ضدزنگ را خوردگی می‌زنند

یون‌های کلری، فولاد ضدزنگ آستنیتی را در معرض SCC قرار می‌دهند

از آنجایی که یون‌های کلر دشمن ذاتی فولاد ضدزنگ نوع آستنیتی هستند، می‌دانیم که مقاومت فولاد ضدزنگ عمدتاً به لطف لایه اکسیدی متراکم روی سطح آن (اکسید کروم) است. اما یون‌های کلر می‌توانند این لایه را از بین ببرند؛ زیرا آن‌ها به طور انتخابی روی لایه اکسیدی جذب شده و اتم‌های اکسیژن را از آن خارج می‌کنند، سپس با کاتیون‌های موجود در لایه اکسیدی ترکیب شده و کلریدهای حل‌شونده تشکیل می‌دهند که در آب حل می‌شوند. در نتیجه، لایه اکسیدی روی سطح فولاد ضدزنگ از بین رفته و باعث خوردگی فولاد می‌شود.

عمدتاً، یون‌های کلر عامل خوردگی فولاد ضدزنگ هستند. آب باقی‌مانده پس از فشار آب، تبخیر می‌شود؛ در نتیجه غلظت یون‌های کلر باقی‌مانده به شدت افزایش یافته و خوردگی ناشی از تنش در فولاد ضدزنگ تشدید می‌شود.