Soğutucu kireci altı korozyonu
Thread Content
Soğutucu kireci altındaki korozyonun prensibi ve şekli hakkında bilgi rica ediyorum.
Depozit Altı Korozyonu Tanıtımı
1. Tanım: Depozit altı korozyonu (under-deposit corrosion), metal yüzeyindeki birikintilerin neden olduğu korozyondur.
2. Korozyon mekanizması: Ekipmanın geometrisi, korozyon ürünleri ve birikintilerin etkisiyle ortaya çıkan özel bir lokal korozyon türüdür. Bu durum, metal yüzeyindeki akışın ve dielektrik maddenin yayılmasının kısıtlanmasına yol açar. Böylece tıkanmış boşluklardaki ortamın kimyasal bileşimi, genel ortamdan büyük ölçüde farklılaşır; boşluktaki ortamın pH değerinde önemli değişiklikler meydana gelir ve bu da “tıkanmış hücre korozyonu”na (Occcluded cell corrosion) neden olur. Uçtaki elektrot potansiyeli düşer ve bu da hücre korozyonuna yol açar. Koruma prensibine göre asidik korozyon ve alkali korozyon olmak üzere ikiye ayrılır; genellikle döngüsel soğutma sistemlerindeki tortu altı korozyonu asidik korozyondur. Kireçlenme, soğutma suyundaki kireç oluşturan bileşenlerin su tarafındaki metal yüzeylerde birikmesi sürecidir; kir ise kireç olmak üzere katı maddelerin bütünüdür. Yaygın kirlilik maddeleri şunlardır: çamur ve toz taneleri, aşındırma ürünleri, doğal organik organizmalar; genellikle parçacıklar, alüminyum oksit, alüminyum fosfat, demir fosfat ve kir birikintileri bulunur. Soğutma kulelerindeki kirlilik ise aşağıdaki kaynaklardan gelir: ① Takviye suyundan gelen kirlilik. ②Hava kirliliğinden kaynaklanır. ③Sistemin kendisinden gelen kirlilik. Mikroorganizmalar, çoğunlukla gözle görülemeyen küçük canlılardır. Mikroorganizma türleri arasında bakteriler, algler, mantarlar ve protozoalar bulunur. Mikroorganizmalar soğutma suyu sistemlerinde büyük miktarda çoğalarak soğutma suyunun rengini karartır ve kötü kokulara neden olur. Çevreye zarar verilmesinin yanı sıra, büyük miktarda çamur oluşur; bu da soğutma kulesinin soğutma verimliliğini düşürür. Verimliliği hızla azaltan basınç kaybı artar. Metal yüzeylerde biriken mantarlar ise ciddi korozyona neden olur. Tüm bunlar, soğutma suyu sisteminin uzun süre güvenli bir şekilde çalışmasını engeller, üretimi etkiler ve ekonomik kayıplara yol açar. Bu nedenle, mikrobiyal tehlikeler ile kireç çökeltisinin soğutma suyuna verdiği zararlar aynı derecede önemlidir; bu üçünün karşılaştırılmasında mikrobiyal tehlikelerin kontrolü öncelikli olmalıdır. Soğutma suyundaki mikroorganizmalar şu türlerden oluşur: mantarlar, sülfat bakterileri, indirgeyici bakteriler, ototrofik bakteriler, heterotrofik bakteriler, kükürt bakterileri, demir bakterileri, nitrifikasyon bakterileri ve algler. Algler, gövde ve yaprak ayrımına sahip olmayan düşük seviyeli yeşil bitkilerdir; bu yüzden protist bitkiler olarak da adlandırılırlar. Algler ile bakteriler arasındaki temel fark, alglerin kloroplast içeren pigmentlere sahip olması ve fotosentez yapabilmesidir. Besin maddeleri üreten fotosentetik ototrof organizmalar olan bu algler, döngüsel soğutma suyu sistemlerinde sıkça mavi-yeşil algler, yeşil algler ve silisiyal algler olmak üzere üç ana grupta bulunur. Döngüsel soğutma havuzlarında ve soğutma kulelerinin ışığa maruz kalan kısımlarında büyüyen, çoğalan ve ölen algler, döngüsel soğutma sistemine girerek tortuların bir bileşeni haline gelir. Metallerdeki korozyon, metallerin kendilerine özgü elektrokimyasal korozyon süreçlerinin kendinden katalizör etkisi nedeniyle meydana gelir; asit korozyonu ise hidrojenin depolarizasyonu sonucunda oluşur (2H++2e→H2). Korozyon ürünleri esas olarak çözünür tuzlardır ve bu tuzların hidrolizi, ortamın asiditesini daha da artırarak metalin korozyonunu hızlandırır. Suyun metal yüzeylerindeki korozyonu esas olarak elektrokimyasal korozyondur; korozyon hücresinde katot reaksiyonu esas olarak oksijenin indirgenmesidir. Kir altındaki kapalı bölgedeki metal anottur ve anot reaksiyonu ise demirin çözünmesidir. Karbon çeliğinin suda gerçekleşen korozyon reaksiyonu şöyledir: Anot reaksiyonu: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻; İkivalan demirin hidrolizi: Fe²⁺ + H₂O → Fe(OH)₂ + H⁺. Bu durum, tortunun altındaki ortamın pH değerini daha da düşürerek korozyonu hızlandırır. Katot reaksiyonu: O2 + 2H2O + 4e = 4OH– Dolayısıyla, metallerin kir altında korozyona uğraması, metalin kendisindeki elektrokimyasal korozyonun öz-katalitik etkisi nedeniyle gerçekleşir ve bu da metalin korozyonunu hızlandırır. Nokta korozyonu ve yarıklı korozyonun elektrokimyasal mekanizmaları buna benzer. Isı değiştirici ekipmanların ısı iletim yüzeylerinde oluşan kireçlenmelerin yoğunluğu, kalınlığı ve kimyasal bileşimi genellikle düzensizdir. Bu tür düzensiz kir tabakaları, metal yüzeylerde elektrokimyasal dengesizliklere neden olur ve kimyasal korozyon reaksiyonlarının meydana gelmesine yol açar. Ayrıca kireçlenme, suda bulunan H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2- gibi bazı korozyona neden olan maddelerin kirecin altındaki metal yüzeylerde birikmesine ve böylece kimyasal korozyon reaksiyonlarının gerçekleşmesine sebep olur. Korozyonun sonucunda metalin belirli bölgeleri hasar görerek incelir; bu durum, ekipmanın çelik plakalarını delip ekipmanın sızdırmasına yol açabilir. Mevcut araştırma sonuçları, tortu altı korozyonunun oluşması için belirli koşulların ve bir oluşum süresinin gerektiğini göstermektedir; temel koşullar ise ortamda aşındırıcı anyonların ve oksitleyicilerin bulunmasıdır. Pilde oluşan korozyon bölgesi çok küçüktür ve bu korozyon bölgesindeki elektrolit, dış ortamdaki maddelerle konveksiyon yoluyla veya difüzyon yoluyla etkileşime giremez. Pilin içinde anot reaksiyonlarının gerçekleşmesi nedeniyle meydana gelen tıkanıklıkta, metal iyonlarının hidrolizi H+ aktivitesinin artmasına yol açar; bu da korozyon bölgesindeki ortamın daha da asitleşmesine ve korozyon reaksiyonunun hızlanmasına neden olur. Metallerdeki MnS gibi yabancı maddeler, yüzey kusurları, haddeleme sırasında oluşan oksit tabakaları ve yüzeye yapışmış maddeler (özellikle gevşek sülfürler), durgun ortamlar, ortamdaki Cl– iyonları ve yüksek sıcaklıklar, pilde tıkanıklığın oluşumunu ve gelişimini teşvik eder; oksijenin varlığı ise delinme hızını 1–2 ordü büyüklüğünde artırır. Yerçekimi etkisi, kabın alt kısmındaki deliklerin gelişim hızını dikey ve aşağıya bakan yüzeylerdeki deliklere kıyasla çok daha yüksek hale getirir; bu da kabın alt kısmının önce delinmesine neden olur. Ortamdaki sülfürler, çelik yüzeyinde belirli bir kalınlıkta gevşek olmayan bir sülfür filmi oluşturur; bu da tıkanıklık bölgesindeki suyun korunmasına yardımcı olur ve tıkanıklık bölgesindeki ortamın dışarıya yayılmasını engeller. Böylece tıkanmış pillerin oluşumu ve delinme olaylarının gelişimi hızlanır. Oluşan tıkanmış piller genellikle 3 ila 24 ay içinde 3 mm kalınlığındaki çelik plakaların delinmesine neden olabilir. Pürüzsüz ve temiz bir yüzey ise pilde tıkanıklıkların oluşmasını engellemeye yardımcı olur; tıkanıklıklar meydana geldikten sonra, yüzeyi temizleyerek korozyonun ilerlemesini yavaşlatmak mümkündür. 3. Zararlar: Petrokimya ve termoelektrik üretim süreçlerinde, soğutucularda kireçlenme yaygın bir arızadır. Kireçlenme, ekipmanların ısı iletim verimliliğini düşürür ve üretim kapasitesini azaltır ； Ortam akışının direncini artırarak taşıma ekipmanlarının enerji tüketimini yükseltir. Kirlilik tabakası ayrıca ekipmanlarda kirliliğin altında korozyona neden olarak ekipmanın kullanım ömrünü kısaltır ； Ciddi durumlarda ekipman tıkanır, cihazın düzenli üretimi etkilenir ve hatta üretim durabilir. Şu an, soğutucuların kireçlenmesi esas olarak periyodik durdurma ve temizleme (kimyasal temizleme veya yüksek basınçlı temizleme) yöntemleriyle giderilmektedir. Bu, sonradan uygulanan bir çözümdür ve soğutucunun çalışma sırasında oluşan kireçlenme nedeniyle ortaya çıkan düşük verimlilik ve kirecin altındaki korozyon gibi sorunları çözemez. Yanında taşınan çamur ve benzeri yabancı maddeler kolayca birikerek kireç oluşturur ve bu da kirecin altında korozyona neden olur. Çözeltideki oksijenin kütlesel konsantrasyonu ne kadar yüksekse, su ve kireç fazları arasındaki kütlesel konsantrasyon farkı da o kadar büyük olur; böylece pozitif ve negatif kutuplar arasındaki potansiyel farkı da artar ve Fe’nin oksijenle reaksiyona girerek korozyona uğraması daha kolay hale gelir. Kireç tabakası ne kadar kalın olursa, kirecin altında korozyon oluşması o kadar kolaylaşır ve bu durum delinmeye kadar ilerler.
1. Tanım: Depozit altı korozyonu (under-deposit corrosion), metal yüzeyindeki birikintilerin neden olduğu korozyondur.
2. Korozyon mekanizması: Ekipmanın geometrisi, korozyon ürünleri ve birikintilerin etkisiyle ortaya çıkan özel bir lokal korozyon türüdür. Bu durum, metal yüzeyindeki akışın ve dielektrik maddenin yayılmasının kısıtlanmasına yol açar. Böylece tıkanmış boşluklardaki ortamın kimyasal bileşimi, genel ortamdan büyük ölçüde farklılaşır; boşluktaki ortamın pH değerinde önemli değişiklikler meydana gelir ve bu da “tıkanmış hücre korozyonu”na (Occcluded cell corrosion) neden olur. Uçtaki elektrot potansiyeli düşer ve bu da hücre korozyonuna yol açar. Koruma prensibine göre asidik korozyon ve alkali korozyon olmak üzere ikiye ayrılır; genellikle döngüsel soğutma sistemlerindeki tortu altı korozyonu asidik korozyondur. Kireçlenme, soğutma suyundaki kireç oluşturan bileşenlerin su tarafındaki metal yüzeylerde birikmesi sürecidir; kir ise kireç olmak üzere katı maddelerin bütünüdür. Yaygın kirlilik maddeleri şunlardır: çamur ve toz taneleri, aşındırma ürünleri, doğal organik organizmalar; genellikle parçacıklar, alüminyum oksit, alüminyum fosfat, demir fosfat ve kir birikintileri bulunur. Soğutma kulelerindeki kirlilik ise aşağıdaki kaynaklardan gelir: ① Takviye suyundan gelen kirlilik. ②Hava kirliliğinden kaynaklanır. ③Sistemin kendisinden gelen kirlilik. Mikroorganizmalar, çoğunlukla gözle görülemeyen küçük canlılardır. Mikroorganizma türleri arasında bakteriler, algler, mantarlar ve protozoalar bulunur. Mikroorganizmalar soğutma suyu sistemlerinde büyük miktarda çoğalarak soğutma suyunun rengini karartır ve kötü kokulara neden olur. Çevreye zarar verilmesinin yanı sıra, büyük miktarda çamur oluşur; bu da soğutma kulesinin soğutma verimliliğini düşürür. Verimliliği hızla azaltan basınç kaybı artar. Metal yüzeylerde biriken mantarlar ise ciddi korozyona neden olur. Tüm bunlar, soğutma suyu sisteminin uzun süre güvenli bir şekilde çalışmasını engeller, üretimi etkiler ve ekonomik kayıplara yol açar. Bu nedenle, mikrobiyal tehlikeler ile kireç çökeltisinin soğutma suyuna verdiği zararlar aynı derecede önemlidir; bu üçünün karşılaştırılmasında mikrobiyal tehlikelerin kontrolü öncelikli olmalıdır. Soğutma suyundaki mikroorganizmalar şu türlerden oluşur: mantarlar, sülfat bakterileri, indirgeyici bakteriler, ototrofik bakteriler, heterotrofik bakteriler, kükürt bakterileri, demir bakterileri, nitrifikasyon bakterileri ve algler. Algler, gövde ve yaprak ayrımına sahip olmayan düşük seviyeli yeşil bitkilerdir; bu yüzden protist bitkiler olarak da adlandırılırlar. Algler ile bakteriler arasındaki temel fark, alglerin kloroplast içeren pigmentlere sahip olması ve fotosentez yapabilmesidir. Besin maddeleri üreten fotosentetik ototrof organizmalar olan bu algler, döngüsel soğutma suyu sistemlerinde sıkça mavi-yeşil algler, yeşil algler ve silisiyal algler olmak üzere üç ana grupta bulunur. Döngüsel soğutma havuzlarında ve soğutma kulelerinin ışığa maruz kalan kısımlarında büyüyen, çoğalan ve ölen algler, döngüsel soğutma sistemine girerek tortuların bir bileşeni haline gelir. Metallerdeki korozyon, metallerin kendilerine özgü elektrokimyasal korozyon süreçlerinin kendinden katalizör etkisi nedeniyle meydana gelir; asit korozyonu ise hidrojenin depolarizasyonu sonucunda oluşur (2H++2e→H2). Korozyon ürünleri esas olarak çözünür tuzlardır ve bu tuzların hidrolizi, ortamın asiditesini daha da artırarak metalin korozyonunu hızlandırır. Suyun metal yüzeylerindeki korozyonu esas olarak elektrokimyasal korozyondur; korozyon hücresinde katot reaksiyonu esas olarak oksijenin indirgenmesidir. Kir altındaki kapalı bölgedeki metal anottur ve anot reaksiyonu ise demirin çözünmesidir. Karbon çeliğinin suda gerçekleşen korozyon reaksiyonu şöyledir: Anot reaksiyonu: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻; İkivalan demirin hidrolizi: Fe²⁺ + H₂O → Fe(OH)₂ + H⁺. Bu durum, tortunun altındaki ortamın pH değerini daha da düşürerek korozyonu hızlandırır. Katot reaksiyonu: O2 + 2H2O + 4e = 4OH– Dolayısıyla, metallerin kir altında korozyona uğraması, metalin kendisindeki elektrokimyasal korozyonun öz-katalitik etkisi nedeniyle gerçekleşir ve bu da metalin korozyonunu hızlandırır. Nokta korozyonu ve yarıklı korozyonun elektrokimyasal mekanizmaları buna benzer. Isı değiştirici ekipmanların ısı iletim yüzeylerinde oluşan kireçlenmelerin yoğunluğu, kalınlığı ve kimyasal bileşimi genellikle düzensizdir. Bu tür düzensiz kir tabakaları, metal yüzeylerde elektrokimyasal dengesizliklere neden olur ve kimyasal korozyon reaksiyonlarının meydana gelmesine yol açar. Ayrıca kireçlenme, suda bulunan H+, OH-, Cl-, Mg2+, S2- gibi bazı korozyona neden olan maddelerin kirecin altındaki metal yüzeylerde birikmesine ve böylece kimyasal korozyon reaksiyonlarının gerçekleşmesine sebep olur. Korozyonun sonucunda metalin belirli bölgeleri hasar görerek incelir; bu durum, ekipmanın çelik plakalarını delip ekipmanın sızdırmasına yol açabilir. Mevcut araştırma sonuçları, tortu altı korozyonunun oluşması için belirli koşulların ve bir oluşum süresinin gerektiğini göstermektedir; temel koşullar ise ortamda aşındırıcı anyonların ve oksitleyicilerin bulunmasıdır. Pilde oluşan korozyon bölgesi çok küçüktür ve bu korozyon bölgesindeki elektrolit, dış ortamdaki maddelerle konveksiyon yoluyla veya difüzyon yoluyla etkileşime giremez. Pilin içinde anot reaksiyonlarının gerçekleşmesi nedeniyle meydana gelen tıkanıklıkta, metal iyonlarının hidrolizi H+ aktivitesinin artmasına yol açar; bu da korozyon bölgesindeki ortamın daha da asitleşmesine ve korozyon reaksiyonunun hızlanmasına neden olur. Metallerdeki MnS gibi yabancı maddeler, yüzey kusurları, haddeleme sırasında oluşan oksit tabakaları ve yüzeye yapışmış maddeler (özellikle gevşek sülfürler), durgun ortamlar, ortamdaki Cl– iyonları ve yüksek sıcaklıklar, pilde tıkanıklığın oluşumunu ve gelişimini teşvik eder; oksijenin varlığı ise delinme hızını 1–2 ordü büyüklüğünde artırır. Yerçekimi etkisi, kabın alt kısmındaki deliklerin gelişim hızını dikey ve aşağıya bakan yüzeylerdeki deliklere kıyasla çok daha yüksek hale getirir; bu da kabın alt kısmının önce delinmesine neden olur. Ortamdaki sülfürler, çelik yüzeyinde belirli bir kalınlıkta gevşek olmayan bir sülfür filmi oluşturur; bu da tıkanıklık bölgesindeki suyun korunmasına yardımcı olur ve tıkanıklık bölgesindeki ortamın dışarıya yayılmasını engeller. Böylece tıkanmış pillerin oluşumu ve delinme olaylarının gelişimi hızlanır. Oluşan tıkanmış piller genellikle 3 ila 24 ay içinde 3 mm kalınlığındaki çelik plakaların delinmesine neden olabilir. Pürüzsüz ve temiz bir yüzey ise pilde tıkanıklıkların oluşmasını engellemeye yardımcı olur; tıkanıklıklar meydana geldikten sonra, yüzeyi temizleyerek korozyonun ilerlemesini yavaşlatmak mümkündür. 3. Zararlar: Petrokimya ve termoelektrik üretim süreçlerinde, soğutucularda kireçlenme yaygın bir arızadır. Kireçlenme, ekipmanların ısı iletim verimliliğini düşürür ve üretim kapasitesini azaltır ； Ortam akışının direncini artırarak taşıma ekipmanlarının enerji tüketimini yükseltir. Kirlilik tabakası ayrıca ekipmanlarda kirliliğin altında korozyona neden olarak ekipmanın kullanım ömrünü kısaltır ； Ciddi durumlarda ekipman tıkanır, cihazın düzenli üretimi etkilenir ve hatta üretim durabilir. Şu an, soğutucuların kireçlenmesi esas olarak periyodik durdurma ve temizleme (kimyasal temizleme veya yüksek basınçlı temizleme) yöntemleriyle giderilmektedir. Bu, sonradan uygulanan bir çözümdür ve soğutucunun çalışma sırasında oluşan kireçlenme nedeniyle ortaya çıkan düşük verimlilik ve kirecin altındaki korozyon gibi sorunları çözemez. Yanında taşınan çamur ve benzeri yabancı maddeler kolayca birikerek kireç oluşturur ve bu da kirecin altında korozyona neden olur. Çözeltideki oksijenin kütlesel konsantrasyonu ne kadar yüksekse, su ve kireç fazları arasındaki kütlesel konsantrasyon farkı da o kadar büyük olur; böylece pozitif ve negatif kutuplar arasındaki potansiyel farkı da artar ve Fe’nin oksijenle reaksiyona girerek korozyona uğraması daha kolay hale gelir. Kireç tabakası ne kadar kalın olursa, kirecin altında korozyon oluşması o kadar kolaylaşır ve bu durum delinmeye kadar ilerler.