بخشی از مقاله
چکیده
یکی از قسمت هاي حساس در برجهاي خنک کننده ، لوله هاي خنک کننده ساخته از آلیاژ هاي مقاوم در برابر خوردگی هستند، که خوردگی در این قسمت باعث بو جود آمدن تخریب کلی و حتی در بعضی مواقع تعطیلی سیستم می شود. میزان و نوع خوردگی در این آلیاژها بسته به شرایط کاري سیستم متفاوت است. براي پیش گیري خوردگی در این لوله ها راههاي مختلفی از جمله، استفاده از تصفیه کامل آب ورودي، حذف اکسیژن از سیستم بخار، حفاظت کاتدي، استفاده از ممانعت کننده ها پیشنهاد شده است.
مقدمه
قسمت بخار برجهاي خنک کننده شامل یک پوسته و لوله هاي انتقال حرارت است که بدون واسطه در معرض بخار توربین با فشار کم قرار گرفته اند. حرارت از بخار،که در خارج لوله وجود دارد، به آب ،داخل لوله، انتقال پیدا می کند،شکل شماتیکی از برجهاي خنک کننده مورد استفاده در صنعت برق در شکل - - 1 نشان داده شده است.برجهاي خنک کننده جزء ویژه اي در نیروگاه است ، زیرا هرگونه نقص در آن بر روي سایر اجزاء سیکل بخار- آب تاثیر گذار است.یکی از عمده ترین مشکلات موجود در نیروگاهها مربوط به برجهاي خنک کننده بوده است. بسیاري از سوراخ هاي بو جود آمده در لوله ها بوسیله خوردگی بو جود آمده است، اما تعدادي از شکست ها بصورت مکانیکی بوده است که علت آن، سایش بر اثر برخورد ذرات بخار یا لرزش هاي ناشی از سیستم بوده است. در این تحقیق در مورد شکست هاي مکانیکی بحث نمی شود.[1]
خوردگی هاي زیادي در قسمتهاي متفاوت برجهاي خنک کننده بو جود می آید، اما این خوردگی ها نسبت به خوردگی در لوله هاي برجهاي خنک کننده کمتر است. در حال حاضر حجم بالایی از لوله هاي برجهاي خنک کننده از مس وآلیاژهاي پایه مس ساخته شده اند، زیرا این فلزات مقاومت خوبی در برابر خوردگی در شرایط کاري برجهاي خنک کننده از خود نشان داده اند.انتقال حرارت بالا و خواص فیزیکی و مکانیکی قابل توجه مس وآلیاژهاي مس نیز در این انتخاب نقش بسزایی داشته اند.[2]در طول دوره کاري لوله هاي برجهاي خنک کننده یک لایه سطحی از محصولات خوردگی بر روي سطح تشکیل می شود، .همچنین ممکن است، محصولات خوردگی و در بعضی موارد، جامدات موجود درسیکل بر روي دیواره لوله ها ته نشین شوند، که باعث می شود پوسته یافیلم بو جود آمده، سطح فلز را دربرابرخوردگی هاي بیشتر محافظت می کند.اگر این فیلم تخریب شود ،خوردگی فلز دوباره شروع می شود،این خوردگی ممکن است، ناچیز یا زیاد باشد، در طول زمانی که لایه محافظ دوباره تشکیل شود.[2]
آلیاژهايCu-Ni
آلیاژهاي مس- نیکل محلول جامد نیکل در مس هستند، که درآنها مس فلز پایه است. آلیاژهاي تجاري مس-نیکل حاوي بیشتر از %54 مس هستند، در کاربرد هاي متفاوت به این آلیاژها درصد کمی از فلزاتی مثل آهن ، منگنز، نقره، روي، آلومینیم اضافه می شوند.[3]انتخاب آلیاژ مناسب براي برجهاي خنک کننده انتخاب فلز مناسب براي لوله هاي برجهاي خنک کننده به شرایط کاري سیستم مورد نظربستگی دارد. بررسی لوله هایی که قبلاًمورد استفاده قرار گرفته اند مدت زمان سرویس دهی لوله هاي جدید را مشخص می کند، و یک پیشینه در مورد نوع، شکل و وضعیت خوردگی در نمونه هاي مشابه به ما می دهد. این بررسی بایستی به صورتی باشد که نوع آب و وضعیت کارکرد بسیار نزدیک به حالت واقعی باشد، که در این حالت بسیاري از مشکلات مشاهده شده قابل پیشگیري می باشد. لوله هاي ساخته شده از آلیاژهاي گوناگون به این طریق بررسی می شوند و از لحاظ مناسب بودن و صرفه اقتصادي براي کاربرد در شرایط کاري انتخاب می شوند.[4]با توجه به موارد فوق و آنچه که قبلاً گفته شد ، آلیاژهاي Cu-Ni داراي بهترین خواص و کارایی براي کاربرد در لوله هاي برجهاي خنک کننده هستند.
تاثیر عوامل مختلف بر روي خوردگی لوله ها برجهاي خنک کننده
آب
با توجه به اینکه خورنده گی در آب شیرین وابستگی زیادي به غلظت مواد معدنی ،گازها، مواد ارگانیک و نخاله ها دارد، و امکان اینکه رفتار آلیاژهاي Cu-Ni را در برابر تک تک این ذرات مشخص کنیم وجود ندارد، بررسی ها بصورت کلی انجام می شود. بطور کلی این آلیاژها مقاومت به خوردگی خوبی، در هر دو حالت آب تصفیه شده و غیر تصفیه شده، از خود نشان داده اند. بطور خلا صه می توان گفت، مس در آبهاي شیرین نسبت به آب دریا داراي خوردگی کمتري است. به همین دلیل از آ ب شیرین در اکثر محیط هاي صنعتی، گرم یا سرد، استفاده می کنند.[5]
سرعت جریان
چنانچه جریان آب داخل لوله ها داراي اغتشاش - - Turbulence باشد، فیلم محافظ سطحی، که بر روي سطح داخلی تشکیل شده است، دچار تخریب شده و می شکنند. اگر سرعت آب بالا باشد امکان افزایش سرعت خوردگی در جریان سریع آب بدون هوا بسیار بالاست،چونکه آندهاي موضعی بوسیله یونهاي فلزي و محصولات خوردگی موجود در سیستم دپلاریزه شده و کاتدهاي موضعی هم به وسیله اکسیژن حل شده دپلاریزه می شوند.[5]در شرایط کاري متفاوت آلیاژهاي Cu-Ni رفتارهاي متفاوتی نشان می دهند، که براي بهبود این آلیاژها عناصر متفاوتی به آنها اضافه می کنند. مطالعات آزمایشگاهی و میدانی نشان داده اند که اضافه کردن Fe به میزان بسیار کم به آلیاژهاي Cu-Ni باعث افزایش مقاومت آلیاژ در برابر خوردگی یکنواخت و خوردگی سایشی در محیط دریا می شود.[6]
کوپل گالوانیکی
بطور کلی اتصال آلیاژهاي Cu-Ni به دیگر آلیاژهاي پایه مس تاثیر زیادي بر روي سرعت خوردگی نمی گذارد.اتصال این آلیاژها به فلزات غیر نجیب که باعث تغییر پتانسیل خوردگی در محیط خورنده می شود به تنهایی حائز اهمیت نیست، مقاومت محیط خورنده و نسبت سطوح فلزات نیز از عوامل تاثیر گذار بر سرعت خوردگی هستند. آب هاي شیرین داراي مقاومت بالایی هستند، بنابراین اگر خوردگی گالوانیکی صورت بگیرد ، معمولاً نزدیک به یا در محل اتصال دو فلز غیر مشابه به یکدیگر است. در بعضی از آب ها در صورتی که مواد معدنی با مقاومت بالا بر روي سطح کاتد رسوب کنند ، امکان دارد خوردگی صورت نگیرد.[7]
تاثیر تنش
خوردگی خستگی در اثر ترکیب دو پدیده خوردگی و تنش هاي سیکلی بو جود می آید. این تعریف نشان دهنده این است که تنش هاي سیکلی باعث پیشرفت انواع خوردگی بخصوص خوردگی خستگی می شود، پس کاهش تنش هاي سیکلی در کاهش خوردگی خستگی بسیار موثر است. ترك ناشی از خوردگی خستگی بر اثر انتقال خطوط کریستالی بو جود می آید. تنش هاي سیکلی که معمولاً باعث خستگی می شوند از لرزش لوله ها بو جود می آیند.
خوردگی در لوله هاي برجهاي خنک کننده
خوردگی سایشی
خوردگی سایشی اغلب در داخل لوله هاي برجهاي خنک کننده روي می دهد ،که این پدیده تنها در لوله هاي برجهاي خنک کننده ساخته شده از آلیاژ مس روي می دهد، بدین صورت که در سطح هایی که اغتشاش به میزان کافی بالا باشد فیلم اکسیدي از روي سطح بطور شیمیایی یا مکانیکی جدا می شود. در این حالت شبه حفره ها رشد پیدا می کنند و خوردگی به پیش می رود. بطور خاص بعضی از آلیاژهاي مس از یونهاي آهن موجود در آب سود می برند، این یونها بصورت محلول با سولفات مس به سیستم اضافه می شوند، یونهاي آهن مثل یک لایه محافظ [FeO - OH - ] بر روي سطح آلیاژهاي مس رسوب می کنند.[1]
حمله سولفید ها
این شکل از تخریب فقط در مورد آلیاژهاي مس صادق است. این تخریب در آب هاي سرد، اغلب آب دریا یا آب شور، که حاوي سولفید ها، پلی سولفیدها یا گوگرد خالص باشند، اتفاق می افتد. حتی مقادیر بسیار کم سولفید [10 ppb] در آب موجود در برجهاي خنک کننده باعث برود این مشکل می شود.سولفیدها بطور موثري باعث افزایش کلی سرعت خوردگی می شود و همچنین باعث افزایش یا تسریع جدایش بین فلزي، حفره دار شدن، خوردگی سایشی، جذب بین دانه اي و خوردگی گالوانیکی می شوند. آلیاژهاي مس نسبت به جذب سولفیدها مقاوم نبستند و اجرا بعضی از آلیاژهاي مس در آب هاي شور و آلوده بنظر میرسد براساس مطالعه غیر اصولی و ناسنجیده شرایط محیطی است.[1]
خوردگی شکافی و حفره اي
فولادهاي زنگ نزن و آلیاژهاي مس نسبت به خوردگی حفره اي و شیاري حساس اند. اطلاعات قابل استناد کمی در مورد مقاومت آلیاژهاي مس در برابر این نوع از خوردگی در آب هاي حاوي گوگرد آزاد وجود دارد. اما بنظر می رسد که این نوع از خوردگی در حضور سولفیدها شدیداً افزایش می یابد .در مورد این نوع از خوردگی هم تمیز کردن لوله ها از رسوبات تشکیل شده بر روي سطح می تواند در محافظت آلیاژهاي مس در برابر خوردگی حفره اي و شیاري مفید باشد.[1]
خوردگی گالوانیکی
