بخشی از مقاله
تهيه اطلس خوردگي براي صنعت برق کشور
چکيده — خوردگي اتمسفري بواسطه از بين بردن تجهيزات فلزي باعث تحميل خسارات سنگين به صنعت برق کشور مي گردد. از آنجائيکه ايران يک کشور بزرگ با انواع شرايطآب و هوائي مي باشد لازم است خورندگي اتمسفر به منظور انتخاب فلزات و آلياژهاي مناسب براي هر منطقه مورد بررسي قرار گيرد. اين مقاله طبقه بندي خورندگي اتمسفر را در ايران با استفاده از اطلاعات هواشناسي و اندازه گيري سرعت خوردگي فلزات بر اساس استاندارد ISO9223 ارائه مي دهد. دما، رطوبت و آلايندههاي اتمسفري در ٥١ ايستگاه به منظور تعيين خورندگي اتمسفر انجام شده است . زمان ترشوندگي و ميزان آلاينده هاي اتمسفري )يون کلر و دي اکسيد گوگرد( تعيين گرديده است . در طول مدت يک سال فلزات آهن ، آهن گالوانيزه، مس و آلومينيوم در پانزده ايستگاه خوردگي در معرض اتمسفر منطقه قرار گرفته اند و سرعت خوردگي آنها در اين مناطق در شرايطمختلف آب و هوائي بررسي شده است .
واژه هاي کليدي — خوردگي اتمسفري، اطلس خوردگي
١. مقدمه
يکي از مشکلات عمده صنعت ، خوردگي اتمسفري در تاسيسات و تجهيزات است که موجب وارد آمدن خسارات عظيم مالي به صنايع کشور از جمله صنايع نيروگاهي ، نفت و گاز، خودرو سازي و مي گردد. اين خسارتها شامل تعمير و تعويض قطعات خورده شده و عدم بهرهدهي مناسب است . خوردگي اتمسفري شامل فرآيند پيچيدهاي از نوع الکتروشيميايي بين فلز با محيطخورنده، در حضور الکتروليت )به صورت لايه نازکي بر روي فلز( است . ترکيب اين لايه الکتروليت به شدت متاثر از نرخ رسوب آلايندهها بر روي سطح و ميزان رطوبت هوا خواهد بود. مطالعه در مورد خوردگي اتمسفري شامل مجموعه اي از مطالعات بر روي فلزات و آلياژهاي مختلف در مناطق آب و هوايي و جغرافيايي گوناگون است که از آن جمله مي توان به حضور اجزاء خورنده در اتمسفر، رطوبت ، شرجي بودن منطقه ، وضعيت باد در منطقه شامل جهت و سرعت باد که موجب جابجايي املاح خورنده مي شود، توپوگرافي از نقطه نظر دشت يا کوهستاني بودن ، دما، ميزان بارندگي ، تماس با مواد شيميايي ، تماس با فلزات غير مشابه ، شرايطجابجايي هوا و اشاره نمود [١-٣].
با توجه به گستردگي و تنوع شرايطآب و هوايي در ايران ، استان هاي مختلف کشور شرايطمتفاوتي را از نقطه نظر خوردگي اتمسفري تجربه مي کنند. بر اين اساس مي توان محل کاربرد تجهيزات را به چهار بخش اتمسفر روستايي ، شهري، صنعتي و دريايي تقسيم نمود [٤، ٥ -۸] .
يکي از مهمترين اقدامات در زمينه پيشگيري يا کاهش خوردگي اين تجهيزات که بستر بسيار مناسبي را براي متخصصين خوردگي ، طراحان ، توليدکنندگان و مصرف کنندگان اين تجهيزات فراهم مي سازد، تهيه اطلس خوردگي مي باشد. تهيه اطلس خوردگي فرآيندي زمان بر بوده که مستلزم انجام آزمون هاي ميداني جهت بررسي آلايندهها و همچنين احداث پايگاههاي خوردگي جهت ارزيابي رفتار خوردگي فلزات مختلف به هنگام قرارگيري در معرض اتمسفر در دراز مدت است . چنين اطلسي در اکثر کشورها تهيه و تدوين شده و در طراحي و انتخاب مواد واحدهاي صنعتي کاربرد گسترده يافته است [٥، ۹-١۲].
با توجه به فقدان اطلس خوردگي و لزوم تهيه آن در کشور، طرح جامعي در زمينه تهيه اطلس خوردگي کشور توسطاين سازمان در حال انجام است . طرح از سال ١٣۸٧ شروع گرديده است . در اين طرح ابتدا پس از بررسي وضعيت و تاريخچه خوردگي اتمسفري تجهيزات مختلف صنعت برق، شرايطآب و هواي مناطق مختلف کشور از نقطه نظر خوردگي و تاثير عوامل مختلف مانند دما، رطوبت نسبي و غلظت آلاينده ها با توجه به استاندارد ISO9223 مورد بررسي قرار گرفته است و اتمسفر مناطق مختلف کشور از لحاظ ميزان خورندگي طبقه بندي شده است . سپس مناطقي که داراي اتمسفر خورنده متوسطبه بالا مي باشند، به لحاظ اهميت از نقطه نظر خوردگي بيشتر مورد توجه قرار گرفته و در اين مناطق علاوه بر مطالعات و بررسي هاي ميداني آب و هوايي ، پايگاههاي خوردگي احداث گرديدهاند و با قرار دادن نمونه هايي از فلزات و مواد مختلف مورد استفاده در تجهيزات صنعت برق ، سرعت خوردگي آنها از سال ١٣۸۸ تاکنون در بازههاي زماني مشخص مورد بررسي قرار گرفته و بانک اطلاعاتي کاملي از خوردگي فلزات و مواد استخراج گرديده است . کوپن هاي فلزي قرار داده شده در پايگاههاي خوردگي از جنس هاي فولاد(Fe)، آلومينيوم(Al)، مس (Cu) و فولاد گالوانيزه(Zn) مي باشند. قابل ذکر است اين طرح مراحل پاياني خود را طي مي نمايد و بانک اطلاعاتي نهائي در قالب نرم افزار GIS در دست تهيه مي باشد. در اين مقاله ، بخشي از نتايج اين تحقيق بطور اجمالي مورد بررسي قرار گرفته و نقشه خوردگي اتمسفري نقاطمختلف کشور ارائه گرديده است .
٢.روش تحقيق
مطابق استاندارد ISO9223 ميزان خورندگي اتمسفر مناطق مختلف وابسته به پارامترهاي آب و هوايي مانند دما و رطوبت نسبي هواي اتمسفر، زمان ترشوندگي و غلظت آلايندههاي اتمسفر مانند يون کلر و SO2 مي باشد. مهمترين پارامتر براي طبقه بندي ميزان خورندگي اتمسفر هر منطقه زمان تر شوندگي سطح است . اين پارامتر به زماني اطلاق مي شود که دماي محيطبالاي صفر درجه سانتيگراد بوده و همزمان رطوبت نسبي بالاي ۸٠% باشد. به اين منظور دادههاي هواشناسي در ١۸۹ شهر کشور جمع آوري و توسطنرم افزار طراحي شده توسطتيم پروژه مورد آناليز قرار گرفت که در نهايت ٥١ شهر براي آناليز ميداني آلاينده ها انتخاب شدند. اين انتخاب ها به نحوي بود که تمام کشور را از لحاظ تنوع آب و هوايي و پراکندگي جغرافيايي تحت پوشش قرار دهد.
براي اندازه گيري جذب سطحي يون کلر اتمسفر از دستگاهي موسوم به Wet Candle طبق استاندارد ISO9225 استفاده شد و در شهرهاي مذکور به مدت يک ماه قرار گرفت . در اين دستگاه کلر اتمسفر از طريق فتيله جذب محلول شده و در نهايت با آناليز محلول به روش تيتراسيون ، مقدار جذب سطحي يون کلر به دست مي آيد [١٣-١٤].
مقدار SO2 موجود در اتمسفر توسطدستگاه A360 HORIBA با دقت ppb اندازه گيري شد.
در نهايت از نقطه نظر خورندگي اتمسفر هر منطقه بر اساس دادههاي به دست آمده طبقه بندي گرديد. سپس در پانزده منطقه که داراي اتمسفر خورنده متوسطبه بالا بودند، مطابق استاندارد ISO8565 پايگاههاي خوردگي احداث شد و مطابق استاندارد 9226 ISO ، نمونه هايي از فلزات بکاررفته در تجهيزات صنعت برق شامل فولاد، آلومينيوم، مس و فولاد گالوانيزه، درآن پايگاههاي احداث شده در معرض اتمسفر منطقه قرار گرفتند و در ٧ دوره با بازه زماني مشخص کوپن ها به آزمايشگاه منتقل و رفتار خوردگي آنها مورد بررسي قرار گرفتند. نصب کوپن هاي خوردگي در فروردين ماه ١٣۸۸ و انتقال کوپن هاي خوردگي مربوطبه اين مقاله در مرداد، آبان و بهمن ١٣۸۸ و ارديبهشت ماه ١٣۸۹ انجام گرفت . در اين مقاله نتايج مربوطبه بررسي هاي آب و هوايي و طبقه بندي نقاطمختلف کشور از نقطه نظر خوردگي و نتايج سرعت خوردگي کوپنها مربوطبه ٤ دوره ارائه شده و مورد بررسي قرار گرفته است . شکل ١ تصويري از پايگاه خوردگي شامل نگهدارنده و کوپن هاي خوردگي را نشان مي دهد.
شکل ١: تصويري از پايگاه خوردگي شامل نگهدارنده و کوپنهاي خوردگي
٣.نتايج و بحث
در استاندارد ISO9223 نحوه طبقه بندي پارامترهاي زمان تر شوندگي ، جذب سطحي يون کلر اتمسفر و غلظت دي اکسيد گوگرد بيان شده است .
بر اساس اين استاندارد، زمان تر شوندگي با واحد ساعت در سال به ٥ دسته τ١ تا τ٥ تقسيم مي شود به طوريکه در محدوده τ١ سطح قطعات تر نمي شود، در محدوده τ2 احتمال تشکيل سيال روي سطح فلز کم است ، اما در محدوده τ٣ تا τ٥ الکتروليت تشکيل شده روي سطح باعث انجام واکنش هاي خوردگي مي شود.
آلودگي ناشي از دي اکسيد گوگرد SO2و شوري هوا يون کلر دو عامل اصلي است که باعث خورندگي اتمسفر مي شود. مقدار اين آلاينده ها در جو مشخص کننده نوع اتمسفر منطقه )روستايي ، شهري، صنعتي و يا دريايي ( است . همانگونه که بيان شد مقدار جذب سطحي يون کلر از طريق دستگاه Wet Candle به دست مي آيد و طبق استاندارد به چهار دسته S0 تا S3 تقسيم بندي مي شود که دسته S3نشان دهنده بيشترين مقدار جذب سطحي يون کلر )حداکثر ١٥٠٠ ميلي گرم بر متر مربع سطح در روز( خواهد بود. دي اکسيد گوگرد موجود در اتمسفر نيز با واحد ميکروگرم در متر مکعب در چهار دسته 0p تا 3p قرار مي گيرد به صورتي که در گروه 3p نماينده اتمسفري با بيشترين مقدار دي اکسيد گوگرد-حداکثر ۲٥٠ ميکرگرم در متر مکعب -است . نتايج طبقه بندي زمان تر شوندگي ، جذب سطحي يون کلر و غلظت دي اکسيد گوگرد در جدول ١ مشاهده مي شود. در شکل هاي ۲ تا ٤ نيز به ترتيب طبقه بندي زمان تر شوندگي ، جذب سطحي يون کلر و غلظت دي اکسيد گوگرد بر اساس استاندارد ISO9223 براي ٥١ شهر کشور بطور شماتيک بر روي نقشه کشور نشان داده شده است . طبق جدول ١ مشاهده مي شود که شهرهاي شمالي و جنوبي کشور به نسبت ساير مناطق کشور، ميزان جذب سطحي يون کلر بالايي از خود نشان دادهاند که اين امر با توجه به هم جواري با درياي خزر و خليج فارس قابل توجيه خواهد بود.
جدول ١ طبقه بندي زمان تر شوندگي ، جذب سطحي يون کلر و غلظت دي اکسيد گوگرد بر اساس استاندارد ISO9223 براي ٥١ شهر کشور
