مقالات

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده به دلیل گرد آمدن عوامل اصلی مانند وجود محیط تر به واسطه حضور آب که لازمه و مقدمه تشکیل الکترولیت میباشد و استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و خوردگی را در سیستم خنک کننده را فراهم می سازد. قبلا در مطلب خوردگی در برج خنک کننده به توضیح کلی این پدیده پرداختیم ولی در این مطلب به بررسی دقیق مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده می پردازیم.

بررسی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

همانطور که اشاره شد آب به عنوان الکترولیت و وجود فلزات مختلف در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده شرایط تشکیل یک پیل الکتریکی را مهیا کرده و موجب بروز خوردگی می شود. از طرفی ورود اکسیژن، گازهای سولفور, میکرو ارگانیسم ها و گردو غبار از طریق هوا و دمای بالای آب چرخشی و تغییرات PH نیز به نوبه ی خود به خوردگی دامن زده و منجر به تشدید آن می گردد. اساسا، دونوع واکنش های اکسیداسیون و احیا و مهاجرت الکترونها از آند که محل تولید الکترون طی واکنش اکسیداسیون می باشد به کاتد که محل مصرف این الکترون ها می باشد علت اصلی وقوع پدیده ی خوردگی است. از طرفی آب و یا رطوبت هوا نیز بستر لازم را جهت حرکت یون های مثبت و منفی فراهم منماید و حلقه ی تشکیل مکانیزم خوردگی را تکمیل می کند.

مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده
مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

واکنش آندی باعث بروز پدیده ی یونیزاسیون و کنده شدن اتم های فلز از سطح فلز می شود با توجه به فراهم بودن شرایط  لازم جهت بروز پدیده خوردگی در سیستم های خنک کننده، این پدیده به اشکال مختلف مانند خوردگی شیاری، حفره ای و غیره اتفاق می افتد. خوردگی حفره ای در زیر لایه های رسوبی تشکیل شده در سطح فلز صورت می گیرد. به دلیل غلظت کم اکسیژن در زیر این لایه، یک آند مخلی تشکیل می شود و در محیط اطراف آن چون غلظت اکسیژن بیشتر است، یک کاتد محلی تشکیل می گردد. بنابر این فلز توسط این نوعی از مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده که به آن خوردگی حفره ای می گویند، مورد حمله قرار می گیرد. خوردگی شیاری در شکاف ها و مناطق مرده ای که در آنها آب جریان ندارد اتفاق می افتد. حال ببینیم چگونه می توان از انواع مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده جلوگیری نمود.

از آنجاییکه برای انجام پدیده ی خوردگی سه عامل اصلی ,آند , کاتد و الکترولیت مورد نیاز است اگر هرکدام از این عوامل به طریقی حذف شود خوردگی تشکیل نخواهد شد. بازدارنده های خوردگی، نیز مطابق با این مکانیزم عمل می کنند. این بازدارنده ها، مواد شیمیایی هستند که با تشکیل یک لایه نازک که اصطلاحا  “لایه ی محافظ”  نامیده می شود بر سطح آند و یا کاتد فرآیند خوردگی را کاهش داده و یا متوقف می نمایند.

وجود محیط تر به واسطه حضور آب که همان الکترولیت میباشد، استفاده از فلزات مختلف با پتانسیل های متفاوت در نقاط گوناگون سیستم خنک کننده از جمله مبدل ها، لوله ها و … که مکان مناسبی برای بروز واکنش های الکتروشیمیایی (اکسیداسیون و احیا) و تشکیل آند و کاتد می باشد شرایط تشکیل یک پیل الکترو شیمیایی و تکمیل مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده را فراهم می سازد.

بازدارنده های خوردگی به دو دسته ی آندی و کاتدی تقسیم بندی می شوند. بازدارنده های کاتدی، یک لایه محافظ بر روی سطح کاتد تشکیل داده و مانع از رسیدن اکسیژن محلول در آب به سطح فلز می شوند. بازدارنده های آندی یک لایه محافظ بر روی سطح آند تشکیل می دهند و از این طریق واکنش های خوردگی کاهش می یابد.

انتخاب یک بازدارنده ی مناسب بستگی به پارامترهای طراحی سیستم خنک کننده و ترکیبات آب دارد و همچنین نوع فلزات به کار رفته در سیستم، شرایط تنش وارد بر سیستم، تمیز کاری و سرعت آب، همگی بر انتخاب یک بازدارنده مناسب، تاثیر گذار است. عوامل دیگری که بایستی در نظر گرفته شود شامل حد شاخص مورد نیاز برای آب ، PH ، اکسیژن محلول ، نمک ها و ترکیبات معلق در آب می باشد. حال، در ابتدا با مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده آشنا شده و در ادامه به شرح بیشتر آن میپردازیم.

روابط شیمیایی مکانیزم خوردگی در برج خنک کننده

زمانی که فلز در تماس با آب قرار می گیرد, به دلیل یکنواخت نبودن ترکیبات موجود در فلز, نقاط کوچکی با پتانسیل الکتریکی کمتر (آندهای محلی) و تعداد نقاط زیادی با پتانسیل بیشتر (کاتد های محلی) بر روی سطح آن تشکیل می شود و سپس واکنش های الکتروشیمیایی شکل میگیرد.واکنش (a) در آند انجام می شود و واکنش های (b) و (c) در کاتد انجام می شود:

روابط-شیمیایی-خوردگی-در-برج-خنک-کن
روابط-شیمیایی-خوردگی-در-برج-خنک-کن

واکنش اصلی که در کاتد صورت می گیرد واکنش احیا اکسیژن می باشد یعنی واکنش (b) , زیرا آب سیستم خنک کننده در اکثر مواقع از لحاظ شیمیایی خنثی و کمی قلیایی است و غلظت یون H+ آن بسیار کم است. واکنش های دیگری که شکل می گیرد به شرح زیر است:

روابط-شیمیایی-خوردگی-در-برج-خنک-کننده
روابط-شیمیایی-خوردگی-در-برج-خنک-کننده

زمانی که سطح فلز با آب که شامل اکسیژن محلول است تماس پیدا می کند واکنش های فوق انجام می شود. زمانی که رسوبات لجنی که اغلب متشکل از میکرو ارگانیسم ها می باشد به سطح فلز می چسبد یک شرایط هوازی در زیر رسوبات ایجاد می شود و باکتری احیا کننده سولفات رشد پیدا می کند. سپس واکنش خوردگی در بعضی نواحی به دلیل تولید سولفید هیدروژن پیشرفت پیدا می کند.

روابط شیمیایی خوردگی در کولینگ تاور
روابط شیمیایی خوردگی در کولینگ تاور

جهت مطالعه ببشتر به مطلب ” کنترل PH آب برج خنک کننده ” و ” بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” و ” انواع بازدارنده خوردگی در برج خنک کننده ” مراجعه فرمایید.