קורוזיה בגז: הגדרה, תכונות ודרכים לפתרון הבעיה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תעשיות ובניין רבות משתמשות בשיטות טכנולוגיות הכוללות תערובות גז. זה יכול להיות, למשל, עיבוד של חלקים מתחת למבערי פרופאן או היווצרות של סביבות הגנה במהלך ריתוך כדי לבודד את חומר העבודה מחמצן. בתנאים מסוימים, תהליכים כאלה יכולים לעורר קורוזיה בגז - בפרט, בטמפרטורה או לחץ גבוהים. הפעילות הכימית עולה, מה שמשפיע לרעה על המבנה של מתכות וסגסוגות. לכן, מפותחים אמצעים מיוחדים למניעת תופעות כאלה ולהילחם בעקבות קורוזיה מהסוג הזה.

קביעת קורוזיה בגז

סוג זה של נזקי קורוזיה הוא עיוות כימי של פני השטח של מתכות בטמפרטורה גבוהה. בדרך כלל, תופעות כאלה נמצאות בתעשיות המתכות, הפטרוכימיות והכימיות. ללדוגמה, קורוזיה יכולה להתרחש במהלך ייצור חומצה גופרתית, במהלך סינתזה של אמוניה ויצירת מימן כלורי. כמו כן, קורוזיה בגז של מתכות היא תהליך תגובה חמצונית המתרחשת בתנאים עם מקדם לחות מסוים באוויר שמסביב. עם זאת, לא כל גז יכול לעורר קורוזיה. התערובות הפעילות ביותר מבחינה זו הן תחמוצות חנקן, דו תחמוצת הגופרית, חמצן, מימן והלוגנים. באשר לאובייקטים של הרס, מוטות חיזוק של תנורים ודוודים, רשתות צינורות, משטחים של טורבינות גז, אלמנטים של מנועי בעירה פנימית וסגסוגות הנתונים לטיפול בחום במטלורגיה.

תכונות תהליך

בשלב הראשון של התגובה, אטומי חמצן נספגים כימי על פני המתכת. זה בפרט של האינטראקציה של חמצן עם המתכת כי התכונה העיקרית של קורוזיה זו טמונה. העובדה היא שלתגובה יש אופי של אינטראקציה יונית וזה מבדיל אותה מתהליכים כימיים טיפוסיים בדו-חמצני. הקשר חזק יותר מכיוון שאטומי החמצן מושפעים מהשדה של אטומי המתכת הבסיסיים. יתר על כן, מתרחשים תהליכי ספיחת חמצן, ובתנאים של יציבות תרמודינמית, שכבת הספיגה הכימיזלית הופכת במהירות לסרט תחמוצת. בסופו של דבר, קורוזיה בגז יכולה ליצור מלחים, סולפידים ותחמוצות על פני המתכת. עוצמת התהליכים של נזקי קורוזיה מושפעת מתכונות הגורם המחמצן (מדיום גזי),פרמטרים מיקרו אקלימיים (טמפרטורה, לחץ ולחות), כמו גם המצב הנוכחי של עצם התגובה הכימית עצמו.

הגנה מפני קורוזיה בגז על ידי סגסוגת

אחת השיטות הנפוצות ביותר להגנה על מתכת מכל מיני תהליכים קורוזיביים. שיטה זו מבוססת על שינוי תכונות המבנה של מתכת קורוזיה. כשלעצמו, סגסוגת כרוכה בשינוי הסגסוגת על ידי החדרת רכיבים הגורמים לפסיביות של המבנה שלה. בפרט ניתן להשתמש בטונגסטן, ניקל, כרום וכו', במיוחד להגנה נגד קורוזיה בגז משתמשים באלמנטים המגבירים את עמידות החום ועמידות החום של המתכת. תהליך הסגסוג יכול להתבצע הן על ידי מריחת ציפויים מיוחדים והן על ידי טבילת חומר העבודה בשלב הגז של שינוי רכיבים. בשני המקרים, העמידות של המתכת לתהליכי חמצון עולה. לדוגמה, על מנת להפחית בחצי את קצב החמצון של חלק ברזל ב-900 מעלות צלזיוס, יש צורך לסגג אותו בסגסוגת A1 של 3.5%, ולצורך הפחתה של פי ארבעה, עם משנה A1 של 5.5%.

אווירה מגינה כאמצעי למלחמה בקורוזיה

טכניקה נוספת להגנה על חלקי מתכת וסגסוגות מפני נזקי קורוזיה כתוצאה מחמצון גז. אטמוספרות הגנה יכולות להיווצר על ידי ארגון, חנקן ואמצעי פחמן. תערובות גז ספציפיות משמשות לכל מתכת. לדוגמה, ברזל יצוק מוגן על ידי ארגון אותרכובות פחמן דו חמצני, ופלדה מקיימת אינטראקציה טובה עם מימן וחנקן. בתחזוקה של צינורות ראשיים, סוג זה של הגנה משמש בעיקר בעת ביצוע פעולות ריתוך הרכבה. במצב פעולה קבוע, הגנה חשמלית של רשתות גז מפני קורוזיה משמשת לעתים קרובות יותר, אשר מבוצעת טכנית על ידי מוליכים למחצה עם מעגלי כבלים. מדובר במעין מעטפת אנטי קורוזיה אלקטרוכימית, הכוללת אלמנטים של הגנה גלוונית מגוננת אנודה במבנה.

שימוש בציפויים עמידים בחום נגד קורוזיה

שיטה זו מורכבת גם מהפחתת קצב תהליך הקורוזיה, אך על חשבון ציפויים מיוחדים עמידים בחום. טכניקה נפוצה ליישום שכבות דיפוזיה תרמית של ברזל-אלומיניום ידועה בשם thermochromizing. גם עיבוד קרמי-מתכת של חלקי מתכת ומבנים מספק הגנה יעילה. היתרונות של הגנה כזו מפני קורוזיה בגז כוללים לא רק ציפוי תרמי ומכני אמין, אלא גם את האפשרות לשינוי גמיש של המאפיינים הפיזיקליים הכימיים של הקליפה. גם תחמוצות עקשן וגם רכיבי מתכת כמו מוליבדן וטונגסטן יכולים לשמש כחלק מהשכבה הפונקציונלית.

מסקנה

מומחים מעורבים בארגון הבקרה של הגנה נגד קורוזיה, פיתוח ואישור פרויקטים עבור אובייקטים ספציפיים. ברוסיה, JSC Mosgaz היא אחת המחלקות הגדולות ביותר להגנה על רשתות גז מפני קורוזיה. עובדיםממבנה זה עוסקים בשירות מתקני גז, תוך שמירה על המצב האופטימלי של תשתית העבודה. בפרט, הארגון מבצע עבודות כגון התקנת מתקני הגנה אלקטרוכימיים, הערכת הסכנה של צינורות גז תת-קרקעיים, ניתוח עוצמת קורוזיביות החומרים וכו'. ברוב העבודות נעשה שימוש בציוד מטרולוגי חדיש. בדוק בצורה מדויקת ומקיפה אובייקטי מטרה לאיתור קורוזיה ממנה.