احتمال خسارت ناشی از خوردگی یک نگرانی مهم در طراحی ابزار دقیق برای اکثر سیستم های کنترل فرآیند است. ترانسمیتر فشار روزمونت Rosemount با چندین انتخاب از مواد مقاوم در برابر خورندگی در دسترس هستند که می توان انتظار داشت در طیف وسیعی از فرآیند ها عملکرد خوبی داشته باشند. در این مقاله داده های فنی و به طور خلاصه برخی از دلایل رخ دادن ناسازگاری و مشکلاتی که ترانسمیتر فشار می تواند ایجاد کند، بحث شده است. همچنین منابع برای کمک به کاربر در انتخاب مواد مناسب برای یک فرآیند و ملاحظات انتخاب و سازگاری مواد برای ترانسمیتر فشار روزمونت ارائه شده است.
🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل
فهرست مطالب:
🔰اصول خورندگی
🔰انواع خورندگی
🔰شکنندگی هیدروژنی
🔰ترک خوردگی در اثر تنش سولفید
تعریف ملاحظات انتخاب و سازگاری مواد برای ترانسمیتر فشار روزمونت
اطلاعات ارائه شده در این مقاله در رابطه با ترانسمیتر فشار فقط به عنوان راهنمای انتخاب گزینه های مواد در نظر گرفته شده است. هر ماده تحت تأثیر متغیرهایی مانند دما، فشار، میزان جریان، مواد ساینده و آلاینده ها رفتار متفاوتی خواهد داشت. هنگام انتخاب مواد باید تمام اجزای سیال فرآیند را در نظر گرفت همانطور که مایعات یک ترکیب شیمیایی همگن ممکن است با ماده ای متفاوت از مایعات یک ترکیب ناهمگن واکنش نشان دهند. علاوه بر این، حتی وجود مقادیر کمی از ماده شیمیایی نیز در انتخاب مواد تأثیر می گذارد. این وظیفه کاربر است که هنگام تعیین مواد در ترانسمیترفشار، از کلیه پارامترهای فرایند تجزیه و تحلیل دقیق انجام دهد. امرسون در رابطه با ترانسمیتر فشار نمی تواند تضمین کند که یک ماده در یک برنامه خاص تحت تمام شرایط ممکن فرآیند مناسب باشد. اگر مواد دیگری غیر از مواد استاندارد مورد بحث در اینجا مورد نیاز است ، برای کمک با شرکت میراکنترل تماس بگیرید.
اصول خورندگی
خوردگی عبارت است از تخریب تدریجی فلز با استفاده از مواد شیمیایی یا الکتروشیمیایی است. عمومی ترین شکل خوردگی، خوردگی گالوانیک است. برای ایجاد این نوع خورندگی باید ترکیبی از کاتد، آند و الکترولیت وجود داشته باشد. به این ترکیب کاتد، آند و الکترولیت سلول گالوانیک گفته می شود. به بیان ساده، یک سلول گالوانیک متشکل از دو فلز متصل به الکتریسیته و غیرمشابه و یک محیط که معمولاً یک محلول آبی است که توسط آن انتقال الکترون می تواند انجام شود.
برای درک کامل روند خورندگی، این اصطلاحات باید بهتر تعریف شوند.
آند-الکترودی که اکسیداسیون شیمیایی در آن اتفاق می افتد.(یا + جریان الکترود را ترک کرده و وارد الکترولیت می شود).
کاتد-الکترودی که در آن کاهش شیمیایی اتفاق می افتد (یا جریان + از الکترولیت وارد الکترود می شود).
اختلاف پتانسیل زمانی حاصل می شود که آند و کاتد متصل به برق با فاصله فیزیکی در یک محیط رسانا از هم جدا شوند. این اختلاف پتانسیل باعث جریان یافتن کاتیونهای با بار مثبت از طریق ماده رسانا از آند به کاتد می شود. برای تکمیل مدار، الکترونهای با بار منفی از طریق اتصال الکتریکی از آند به کاتد جریان می یابند. خوردگی حاصل در آند صورت می گیرد. کاتد نیز ممکن است خورده شود اما در همان حد نیست.
از دست دادن الکترون ها توسط آند اکسیداسیون نامیده می شود و باعث می شود سطح فلز بار مثبت شود. این یونهای فلزی با بار مثبت روی سطح کاتیون نامیده می شوند، یونهای منفی (آنیون) موجود در الکترولیت را جذب می کنند و یک ترکیب جدید تشکیل می دهند. این ترکیب جدید دیگر از مشخصات فلزی سابق برخوردار نیست، بلکه شکل جدیدی مانند زنگ زدگی یا اکسید آهن به خود می گیرد. از افزایش الکترون در کاتد به عنوان کاهش یاد می شود. کاهش به فلز موجود در ناحیه کاتد اجازه می دهد تا مشخصات فلزی خود را حفظ کند (به شکل زیر توجه کنید).
تمایل به خوردگی توسط مقدار اختلاف پتانسیل ایجاد شده بین آند و کاتد کنترل می شود. به طور کلی آن دسته از فلزاتی که با بالاترین پتانسیل ها در انتهای آندی سری گالوانیک قرار دارند (به جدول زیر توجه کنید).
فلزات با کمترین پتانسیل در انتهای کاتدی سری قرار دارند. با این حال ، سطح پتانسیل می تواند با شرایط مختلف و با محیط های مختلف متفاوت باشد. به طور کلی ، هرچه فلزات از هم دورتر در نمودار گالوانیک قرار بگیرند ، هنگام قرار گرفتن در یک محلول احتمال خوردگی آنها بیشتر است.
انواع خورندگی
به طور کلی، تمام خوردگی ها در ترانسمیتر فشار با هم مرتبط هستند. با این حال، می تواند اشکال مختلفی داشته باشد. خوردگی در ترانسمیتر فشار می تواند یکنواخت یا محلی باشد. همچنین ممکن است با سایر اشکال حمله ترکیب شود و حتی اثرات نامطلوب تری ایجاد کند. در بحث زیر، برخی از رایج ترین اشکال خوردگی از جمله بخش جداگانه ای در مورد ترک خوردگی تنش سولفید نیز ارائه شده است.
خوردگی یکنواخت
این ویژگی با توزیع یکنواخت خوردگی مشخص می شود که سطح آن را تمیز یا پوشیده از مواد خوردگی می کند. این توزیع یکنواخت به دلیل حرکت مکانهای آندی و کاتدی در سطح فلز است. با حمله یکنواخت رسوبگذاری فلز معمولاً یک مشکل بزرگتر از خرابی است.
ایجاد حفره
یکی از مخرب ترین اشکال خوردگی، حفره زدن است. این نوعی حمله موضعی است که باعث ایجاد سوراخهای کوچک در فلز می شود. این ماده با شرایط کم سرعت و راکد که “حباب” های خورنده متمرکز می توانند ایجاد شوند ، ارتقا می یابد. این شرایط با سرعت کم و از نوع راکد ایجاد می شود که در آن “حباب” های خورنده متمرکز ایجاد می شود. تشخیص حفره غالباً دشوار است زیرا ممکن است گودالها توسط محصولات فرعی خوردگی پوشانده شوند. حفره ها ممکن است ماهها تا سالها طول بکشد تا اثرات آن مشخص شود. با این حال ، پس از شروع ، گودالی با سرعت فزاینده ای به فلز نفوذ می کند. حفره زدن همچنین تمایل به سطح پایین دارد. این باعث می شود که تشخیص حتی دشوارتر باشد و آسیب های سطح زیرین شدیدتر از آن است که وضعیت سطح به نظر می رسد.
خورندگی گالوانیک
وقتی دو فلز غیر مشابه با هم تماس پیدا می کنند و در یک محیط رسانا غوطه ور می شوند، یک پتانسیل الکتریکی ایجاد می شود. میزان خوردگی فلز فعال تر (آندی) افزایش می یابد در حالی که سرعت خوردگی فلز نجیب تر (کاتدیک) کاهش می یابد. خوردگی حاصل می تواند به صورت یکنواخت توزیع یا محلی سازی شود.
خورندگی فرسایشی
خورندگی فرسایشی افزایش سرعت حمله به فلز از اثرات ساینده است. این می تواند توسط شیارها، سوراخ ها و امواج مشخص شود اما معمولاً یک الگوی جهت دار نشان می دهد. این فرم خوردگی بیشتر در فلزات نرم مشاهده می شود و معمولاً پس از سلب لایه محافظ روی سطح فلز اتفاق می افتد.
خوردگی تنش زا
طبق تعریف، ترک خوردگی تنش (SCC) پدیده ای است که به موجب کاربرد همزمان تنش کششی و محیط خورنده ، باعث شکست یک نوع شکننده در سطوح تنش کاملاً کمتر از مقاومت بازده فلز می شود. هرچه استرس کششی بیشتر باشد ، زمان کوتاهتر شدن برای شکست نیز کمتر است.
اگرچه زمان ترک خوردن در سطح تنش کم ممکن است طولانی باشد ، اما با توجه به زمان کافی در یک محیط بحرانی ، حداقل استرس عملی زیر آن از بین نمی رود.
برای استیل های آستنیتی، مانند نوع 316 SST دو یون آسیب رسان عمده عبارتند از هیدروکسید و کلرید (OH- و Cl-).
خورندگی شکاف
این خورندگی موضعی در شکافها و سایر مناطق محافظت شده روی سطح فلز اتفاق می افتد. محلول داخل شکاف بسیار غلیظ و اسیدی می شود. خوردگی شکاف ممکن است در داخل سوراخ ها، در سطوح فلز به فلز و در سطوح آب بندی ایجاد شود.
خوردگی بین دانه ای
این شکل از خوردگی یک حمله انتخابی به مرز دانه ها (سطح عدم تطابق کریستال بین دانه های مجاور) یک فلز بدون حمله قابل توجه به دانه ها (کریستال منفرد یک ریزساختار) است. مکانیسم حمله از اختلاف پتانسیل بین مرز دانه و دانه حاصل می شود. از آنجا که جوشکاری غالباً باعث جداسازی ناخالصی ها در مرز دانه ها یا رسوب بین فلزات می شود ، مناطق جوش خورده منبع مشترک خوردگی بین دانه ای هستند. این حمله باعث از بین رفتن قدرت و شکل پذیری بسیار بیشتر از تلفات ناشی از مقدار فلز از بین رفته می شود.
شکنندگی هیدروژنی
تقریباً تمام فلزات با جذب هیدروژن شکل پذیری خود را از دست می دهند. این امر به ویژه در دمای زیر 100 درجه سانتیگراد قابل توجه است. مکانیسم دقیق درگیر هنوز تعیین نشده است. با این حال ، نظریه های برجسته نشان می دهد که هیدروژن باعث تغییر موضعی پیوندهای فلزی در نقص یا نوک ترک تحت تنش می شود. این امر ممکن است مقاومت انسجام پیوندها را کاهش دهد یا تنش برشی مورد نیاز برای لغزش را کاهش دهد. در هر صورت ، فلز به صورت شکننده در بارهای کاملاً کمتر از مقاومت تسلیم ماکروسکوپی سازه شکسته می شود. زمانی که تانتالوم در سرویس هیدروژن قرار می گیرد، شکنندگی هیدروژن یک مشکل معمول است.
نفوذ هیدروژن
نفوذ هیدروژن فرآیندی است که در آن اتم های هیدروژن از طریق دیافراگم جدا کننده فلز به داخل ماژول حسگر یا با مکانیزم بینابینی یا مکانیزم جای خالی پراکنده می شوند. اگرچه سازوکار بسیار بیشتر درگیر است، به دلیل سادگی این تعریف کافی است.
گفته می شود که یک اتم هیدروژن هنگام عبور از یک سایت بینابینی به یکی از مکانهای بینابینی نزدیکترین همسایه خود بدون جابجایی دائمی هیچ یک از اتم های ماتریس ، توسط مکانیسم بینابینی منتشر می شود (به شکل زیر توجه کنید)
گفته می شود که یک اتم هیدروژن هنگام عبور از یک مکان شبکه اشغال نشده که در تمام بلورها وجود دارد ، توسط مکانیسم جای خالی پخش می شود. این نام به این دلیل بدست آمده است که به این سایتهای خالی، جای خالی گفته می شود. هنگامی که یکی از اتمهای یک سایت مجاور به جای خالی می پرد، گفته می شود که اتم توسط مکانیزم جای خالی منتشر شده است (شکل 1-3 را ببینید).
از آنجا که دیافراگم های ترانسمیتر فشار نازک تر از سایر قسمت های ترانسمیتر فشار هستند، اتم های هیدروژن می توانند از طریق دیافراگم نفوذ کرده و متحد شده و هیدروژن مولکولی تشکیل دهند. از آنجا که هیدروژن مولکولی خیلی بزرگ است و نمی تواند از طریق دیافراگم نفوذ کند ، به دام افتاده و حباب های هیدروژن را در مایع پر کننده ایجاد می کند. وجود حباب های گاز هیدروژن می تواند به شدت بر عملکرد ترانسمیتر فشار تأثیر بگذارد. باید مراقبت شود تا از قرار دادن فلزات غیر مشابه خاصی که باعث جدا شدن هیدروژن مولکولی در نزدیکی دیافراگم های جدا کننده ترانسمیتر فشار می شود، جلوگیری شود. قرار دادن قطعات کادمیوم نزدیکی نیکل حاوی مواد جدا کننده دیافراگم ترانسمیتر فشار، مانند SST یا آلیاژ C 276، در حضور الکترولیتی مانند آب می تواند منجر به ایجاد اثر باتری Ni Cad شود که در آن هیدروژن اتمی آزاد می شود. این هیدروژن اتمی می تواند از طریق دیافراگم جدا کننده نفوذ کند.
به دلیل ساختار شبکه، آلیاژهای پایه نیکل بیشتر در معرض نفوذ قرار دارند. برای اطلاعات بیشتر به جدول در زیر مراجعه کنید.
افزایش فعالیت هیدروژن هنگامی اتفاق می افتد که فشار گاز به بیش از 1000 psi برسد یا دمای فرآیند از 350 درجه فارنهایت (176 درجه سانتیگراد) افزایش یابد و خطر نفوذ را افزایش دهد.
هنگام نصب ترانسمیتر فشار در کاربردهای هیدروژن، برخی از پیشنهادهایی که باید در نظر گرفت عبارتند از:
- در کاربردهای آبی از نصب با فلزات غیرمشابه نزدیک دیافراگم ترنسمیتر فشار خودداری کنید.
- دیافراگم ترانسمیتر فشا را از دمای بالا فاصله دهید تا خطر نفوذ را کاهش دهید.
برای کاربردهای گاز، دیافراگم ترانسمیتر فشار را در بالای vessel/pipe نصب کنید تا از جمع شدن تراکم در برابر دیافراگم ترانسمیتر فشار جلوگیری شود. اگر نصب زیر vessel/pipe است، پیشنهاد استفاده از محلول های آبی با هیدروژن را در نظر بگیرید.
وجود سولفید هیدروژن (H2S) می تواند از ترکیب مجدد هیدروژن تک اتمی به هیدروژن دیاتومیک (H2) بکاهد و خطر نفوذ را در ترانسمیتر فشار افزایش دهد. علاوه بر این، وجود آب می تواند خطر نفوذ را در ترانسمیتر فشار افزایش دهد. در کاربردهای آبی، از فلزات غیر مشابه در نزدیکی دیافراگم ترانسیتر فشار جلوگیری کنید تا از خوردگی گالوانیک جلوگیری شود.
در برنامه های کاربردی با کلریدها همراه با H2S و هیدروژن، خطر نفوذ زیادی وجود دارد. برای بحث در مورد بهترین راه حل با شرکت میرا کنترل تماس بگیرید.
ترک خوردگی در اثر تنش سولفید
ترک خوردگی در اثر تنش سولفید یک شکل معمول خوردگی در محیط های میدان نفتی در ترانسمیتر فشار است. هنگامی که در محیط های “ترش” قرار بگیرید، ترک خوردگی ناشی از تنش سولفید ممکن است در مواد حساس ایجاد شود. محیط های ترش را می توان مایعی حاوی آب مایع و سولفید هیدروژن مانند گاز ترش و خام ترش تعریف کرد.
سرعتی که در آن اتمهای هیدروژن جذب شده روی یک سطح فلز ترکیب می شوند و H2 مولکولی را تشکیل می دهند، تحت تأثیر خصوصیات کاتالیزوری سطح الکترود قرار می گیرد. اگر سمی کاتالیزور مانند سولفید هیدروژن وجود داشته باشد، سرعت تشکیل H2 مولکولی کاهش می یابد، در حالی که تجمع هیدروژن جذب شده در سطح الکترود افزایش می یابد. افزایش غلظت هیدروژن سطح، ورود اتم های هیدروژن به شبکه فلزی را ترجیح می دهد و باعث تردی هیدروژن می شود. در برخی از آلیاژهای آهنی با استرس و استحکام بالا ممکن است باعث ترک خوردگی خود به خودی هیدروژن شود.
برای سفارش و یا خرید محصولات ترانسمیتر فشار و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.
[fusion_person name=”تیم تولیدمحتوای میراکنترل” title=”میراکنترل؛کنترل فرایند اتوماسیون” picture=”https://miracontroller.com/wp-content/uploads/2021/02/icons8-manager-80.png” picture_id=”21002|full” pic_link=”” linktarget=”_self” pic_style=”” pic_style_blur=”” pic_style_color=”” pic_bordersize=”” pic_bordercolor=”” pic_borderradius=”” hover_type=”none” background_color=”” content_alignment=”center” icon_position=”bottom” social_icon_boxed=”” social_icon_boxed_radius=”” social_icon_color_type=”” social_icon_colors=”” social_icon_boxed_colors=”” social_icon_tooltip=”left” blogger=”” deviantart=”” digg=”” dribbble=”” dropbox=”” facebook=”” flickr=”” forrst=”” instagram=”” linkedin=”” myspace=”” paypal=”” pinterest=”” reddit=”” rss=”” skype=”” soundcloud=”” spotify=”” tumblr=”” twitter=”” vimeo=”” vk=”” whatsapp=”https://wa.me/989125376505″ xing=”” yahoo=”” yelp=”” youtube=”” email=”info@miracontroller.ir” show_custom=”no” hide_on_mobile=”small-visibility,medium-visibility,large-visibility” class=”” id=””]تمامی محتوای قرارگرفته در این سایت نتیجه زحمات یکایک افراد تیم تولیدمحتوای میراکنترل است. استفاده از این مطالب با ذکر منبع بلامانع می باشد.[/fusion_person][/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]
