بخشی از مقاله
چکیده
کنترل خوردگی در صنعت یکی از مهمترین مسائلی است که واحدهاي تولیدي با آن سروکار دارند. در کلیه واحدهاي صنعتی از بخار آب جهت مصارف مختلفی از قبیل انتقال انرژي گرمایی و تبدیل به کار در توربین ها و یا مصارف فرایندي استفاده می گردد.با توجه به حلالیت اکسیژن درآب و در دسترس بودن اکسیژن در محیط اطراف این ماده می تواند به راحتی در سیستم هاي بسته آب نفوذ کند .
با توجه به افزایش2برابري نرخ خوردگی به ازاي افزایش 10 درجه حرارت آب ، حذف اکسیژن در سیستم هاي آب مورد توجه قرار گرفته است. جهت حذف اکسیژن از روش مکانیکی - Deaerator - استفاده می شود. جهت اطمینان از عدم نفوذ اکسیژن در سیستمها از روش هایحذف شیمیایی ، استفاده از اکسیژن زدا ها - Oxygen scavenger - مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی مواد شیمیایی می توانند واکنش هاي دیگري نیز با مواد استفاده شده در ساخت سیکل بخار داشته باشند .
لذا شناخت کلیه واکنش ها ي یک ماده شیمیایی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است که در صورت عدم دقت کافی می تواند نتایج زیان باري را به دنبال داشته باشد. نکته دیگر این که انجام واکنش هاي شیمیایی ، فشار عملیاتی سیکل از اهمیت ویژه ایی برخوردار است. مواد شیمیایی در فشار و دماي معینی شکسته شده - Decompose - که در این صورت ماده مزبور توانایی واکنش با اکسیژن را نخواهد داشت .
از طرفی ممکن است ماده جدید تولید شده بر اثر شکسته شدن مشکلات خوردگی را تشدید نماید و یا تاثیر خاصی در کنترل PH که یکی از مهمترین عوامل کنترل کننده خوردگی اسیدي است نماید.با انتخاب ماده اکسیژن زداي مناسب می توان میزان - Blow down - سیستم را کاهش داده و علاوه بر کاهش دور ریز آب و آلودگی منابع در راستایکاهش هدر روي انرژي برنامه ریزي نمود. این مقاله مقدمه اي بر شناخت مواد شیمیایی مهم که در صنایع نفت وگاز و پتروشیمی به عنوان ماده شیمیایی اکسیژن زدا به کار می رودمی باشد.
مقدمه
به طور عمومی در صنایع جهت حذف عامل اکسیژن از روش هاي مکانیکی استفاده می گردد. ولی به علت مشکلات عملیاتی در راهبري سیستم هاي هوازدا مخصوصاً مواردي که به وسیله تجهیزات ابزار دقیق کنترل می گردد هر گونه خطا در این سیستم می تواند منجر به نفوذ اکسیژن به سیستم گردد.
توجه به بالا بودن دما و فشار عملیاتی تجهیزات از یک سوو تاثیر مضاعف این موارد در سرعت خوردگی از سوي دیگر سبب تعریف راهکارهاي مورد اطمینان جهت حذف نفوذ احتمالی در سیستم ها گردید و استفاده از روش هاي حذف شیمیایی و تزریق مداوم در سیستم موردبررسی قرار گرفت . جهت آشنایی با روش هاي حذف شیمیایی در ابتدا با خواص اکسیژن و نقش آن در خوردگی آشناشده و در ادامه به بررسی مواد شیمیایی اکسیژن زدا خواهیم پرداخت و با متغیرهاي مهم در سرعت واکنش آشنا خواهیم شد و به مقایسه آنها خواهیم پرداخت.
-1 اکسیژن و خواص آن
1-1 مکانیسم واکنش اکسیژن با آهن
این فرآیند یک واکنش الکترو شیمیایی می باشد. این واکنش در زمانی اتفاق می افتدکه سطح عاري از پوشش فلز در برابر اکسیژن فعال که محلول در آب است قرار بگیرد. در این صورت آهن دراکسید شده و در آب رها می گردد. الکترون ها توسط کاتد که اکسیژن می باشد جذب می گردد. در صورت وجود اکسیژن این واکنش به صورت زنجیر وار انجام شده و یک سلول خوردگی تشکیل می گردد که به تدریج به صورت حفره ایی - Pitting - در خواهد آمد.
شکل :1 تشریح مکانیسم خوردگی اکسیژنی - - Handbook Betz
واکنش خوردگی آهن توسط اکسیژن
2-1 نقش دو گانه اکسیژن
اکسیژندر خوردگی نقش دوگانه ایی دارد، از طرفی می تواند واکنش کاتدي را تسریع کند - دي پلاریزه کننده کاتدي - که نتیجه آن افزایش سرعت خوردگی است و یا درغلظت هاي بالا وشرایط مساعد سبب ایجاد لایه روئین در سطح فلز شود ، که دراین حالت خوردگی کاهش محسوسی می نماید و به عنوان پلاریزه کننده آندي یا پسیو کننده شناخته می شود. براي درك بهتر مطلب فوق باید رفتار فعال – غیر فعال فلزات را بررسی کنیم .تقریباً تمام فلزات به استثناي طلا ، درتماس با هواي خشک یا اکسیژن با یک لایه سطحی پوشش می شوند. پایداري این لایه وقتی در آب قرار می گیرد به کیفیت آب بستگی دارد.
لایه اکسیدي در تعادل دینامیکی با محلول بوده و پایداري آن به ترمیم یا عدم ترمیم آن درنقاط شکسته شده بستگی دارد. وقتی غلظت اکسیژن درحد معمول باشد تعدادي ازفلزات مثل فولاد زنگ نزن در آب روئین شده و یک حفاظت آندي ایجاد می شود.اگر غلظت اکسیژن کم شده یا بیش از حد تقلیل یابد - به ویژه در شیار ها - ، این مواد فعال شده و حل می شوند . مشابه این حالت را براي آهن داریم ، وقتی غلظت اکسیژن به طور غیر عادي خیلی بالا باشد آهن روئین می شود. بنا براین سرعت خوردگی به وسیله نفوذ یون هاي فلزي ازداخل لایه روئین کنترل می شود که به این حفاظت آندي می گوییم.
3-1حلالیت اکسیژن
در دماي محیط مقدار اکسیژن مخازن آب شهر ها درحد 2-8 میلی گرم در لیتر است.انحلال اکسیژن با افزایش دما کاهش یافته و درنقطه جوش به حد صفر می رسد. دریک سیستم بسته انحلال اکسیژن به فشار جزئی اکسیژن و دماي سیستم بستگی دارد.براي یک فشار جزئی مشخص مقدار اکسیژن حل شده تا دماي صد درجه سانتی گراد کاهش یافتهو سپس افزایش می یابد وحلالیت اکسیژن در دماي 200 درجه سانتیگراد با مقدار مشابه آندر دماي 25 درجه سانتیگراد برابر است. همانطور که گفته شد حلالیت اکسیژن در آب با افزایش دما کاهش می یابد.
4-1خوردگی اکسیژنی
حضور اکسیژن محلول درآب تغذیه به دیگ بخار موجب غیر قطبی نمودن کاتد در پیل خوردگی شده و بدین لحاظ فرایند خوردگی را ممکن می سازد. مشخص ترین آسیبی که اکسیژن محلول در مجموعه دیگ بخار بوجود می آورد خوردگی حفره ایی می باشد. - pitting - corrosion همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است این خوردگی می تواندبه صورت سوراخهاي کنارهم ایجاد شده و یا همانند شکل شماره 3 به صورت ترك طولی مشاهده گردد. معمولاً برروي محل خوردگی اکسیژنی تاول هایی که سطح خوردگی را پر می کنند ، مشاهده می گردد.
