بازدارندههای خوردگی در صنایع شیمیایی و واحدهای تاسیسات
خوردگی یک چالش مهم در صنایع شیمیایی و واحدهای تاسیسات است، جایی که تجهیزات و خطوط لوله در معرض محیطهای تهاجمی قرار دارند که میتوانند مواد را به مرور زمان تخریب کنند. برای کاهش این مشکل، بازدارندههای خوردگی به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. این ترکیبات شیمیایی تخصصی به محافظت از سطوح فلزی در برابر خوردگی، افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود راندمان عملیاتی کمک میکنند. این مقاله به بررسی انواع بازدارندههای خوردگی، ترکیبات شیمیایی آنها، روشهای کاربرد و آزمایشهای عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی اثربخشی آنها میپردازد.
انواع بازدارندههای خوردگی
بازدارندههای خوردگی را میتوان بر اساس خواص شیمیایی و مکانیسمهای عمل آنها به چند دسته طبقهبندی کرد:
- بازدارندههای آندی:
این بازدارندهها با تشکیل یک لایه اکسید محافظ روی سطح فلز، از واکنشهای آندی جلوگیری میکنند. نمونههای رایج شامل کروماتها، نیتراتها و مولیبداتها هستند.
۲. بازدارندههای کاتدی:
بازدارندههای کاتدی سرعت واکنشهای کاتدی مانند کاهش اکسیژن یا آزاد شدن هیدروژن را کاهش میدهند. ترکیبات معمول شامل فسفاتها و نمکهای روی هستند.
۳. بازدارندههای ترکیبی:
این بازدارندهها به طور همزمان بر فرآیندهای آندی و کاتدی تأثیر میگذارند و محافظت متعادلی ارائه میدهند. نمونههایی از آنها شامل سیلیکاتها و آمینهای آلی هستند.
۴. بازدارندههای آلی:
بازدارندههای آلی حاوی مولکولهایی با گروههای عاملی مانند آمینها، ایمیدازولینها یا اسیدهای کربوکسیلیک هستند که روی سطح فلز جذب میشوند تا یک مانع محافظ تشکیل دهند.
۵. بازدارندههای خوردگی فرار (VCI):
VCIها بازدارندههای فاز بخار هستند که در سیستمهای بسته برای محافظت از فلزات با متراکم شدن روی سطوح و تشکیل یک فیلم محافظ استفاده میشوند.
( مطالب بیشتر درباره بازدارنده های خوردی فاز بخار.....)
۶. بازدارندههای غیرفعالکننده:
این بازدارندهها تشکیل لایههای غیرفعال روی فلزات را افزایش میدهند و حساسیت آنها را به محیطهای خورنده کاهش میدهند.
ترکیب شیمیایی بازدارندههای خوردگی
ترکیب بازدارندههای خوردگی بسته به نوع بازدارنده و کاربرد مورد نظر آن متفاوت است. در زیر برخی از فرمولاسیونهای رایج استفاده شده آمده است:
۱. ترکیبات معدنی:
- کروماتها: مؤثر اما به دلیل نگرانیهای مربوط به سمیت، از نظر زیستمحیطی محدود هستند.
- فسفاتها: به طور گسترده در سیستمهای آب خنککننده برای جلوگیری از پوسته پوسته شدن و خوردگی استفاده میشوند.
- سیلیکاتها: در سیستمهای آب نرم محافظت ایجاد میکنند.
۲. ترکیبات آلی:
- بازدارندههای مبتنی بر آمین: این بازدارندهها به دلیل تواناییشان در تشکیل یک لایه آبگریز در خطوط لوله نفت و گاز استفاده میشوند.
- ایمیدازولینها: در محیطهای اسیدی مانند عملیات پالایشگاه بسیار مؤثر هستند.
- اسیدهای کربوکسیلیک: اغلب در ترکیب با سایر ترکیبات برای عملکرد بهتر استفاده میشوند.
۳. بازدارندههای پلیمری:
- پلیمرهایی مانند پلیاکریلات در سیستمهای خنککننده برای عملکرد دوگانه - مهار خوردگی و جلوگیری از رسوب - استفاده میشوند.
۴. فرمولاسیونهای ترکیبی:
- برخی از بازدارندهها اجزای آلی و معدنی را برای اثرات همافزایی ترکیب میکنند، مانند ترکیبات فسفاتها با آمینهای آلی.
انتخاب ترکیب به عواملی مانند نوع فلز محافظتشده، محیط خورنده و الزامات نظارتی بستگی دارد.
روشهای کاربرد
بازدارندههای خوردگی را میتوان با استفاده از تکنیکهای مختلف بسته به طراحی سیستم و شرایط عملیاتی اعمال کرد:
۱. دوز مداوم:
در واحدهای تاسیساتی مانند برجهای خنککننده یا دیگهای بخار، بازدارندهها به طور مداوم از طریق پمپهای خودکار به سیستم تزریق میشوند تا سطح حفاظت ثابتی حفظ شود.
۲. تصفیه دستهای:
این روش شامل اضافه کردن مقدار از پیش تعیینشدهای از بازدارنده در فواصل منظم است. معمولاً در سیستمهای حلقه بسته استفاده میشود.
۳. پوشش سطحی:
برخی از بازدارندههای خوردگی مستقیماً به عنوان پوشش روی سطوح فلزی، به ویژه در طول فرآیندهای تولید یا نگهداری، اعمال میشوند.
۴. سیستمهای تزریق:
در خطوط لوله نفت و گاز، بازدارندهها با فشار بالا مستقیماً به جریان سیال تزریق میشوند تا توزیع یکنواخت تضمین شود.
۵. کاربرد فاز بخار:
VCIها به سیستمهای بسته وارد میشوند، جایی که بخار میشوند و روی سطوح فلزی متراکم میشوند تا یک لایه محافظ تشکیل دهند.
۶. فرآیندهای پیش تصفیه:
قبل از راهاندازی تجهیزات، فلزات ممکن است در طول فرآیندهای تمیز کردن یا اسیدشویی با بازدارندهها تصفیه شوند تا از حفاظت اولیه اطمینان حاصل شود.
آزمایش عملکرد بازدارندههای خوردگی
ارزیابی اثربخشی بازدارندههای خوردگی برای اطمینان از عملکرد بهینه در سیستمهای صنعتی بسیار مهم است. چندین آزمایش استاندارد برای این منظور استفاده میشود:
۱. روش کاهش وزن:
کوپنهای فلزی با و بدون بازدارنده در معرض محیط خورنده قرار میگیرند. کاهش وزن ناشی از خوردگی در طول زمان اندازهگیری میشود تا کارایی بازدارنده تعیین شود.
۲. تکنیکهای الکتروشیمیایی:
- قطبش پتانسیودینامیک: تغییرات در نرخ واکنشهای آندی و کاتدی ناشی از بازدارنده را اندازهگیری میکند.
- طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS): مقاومت لایه محافظ تشکیل شده توسط بازدارنده را ارزیابی میکند.
۳. آزمون اسپری نمک (ASTM B117):
این آزمون تسریعشده، شرایط سخت را با قرار دادن نمونههای فلزی در معرض غبار نمک شبیهسازی میکند تا عملکرد بازدارنده را ارزیابی کند.
۴. آزمونهای غوطهوری:
نمونههای فلزی در محلولهای مهار شده تحت شرایط کنترلشده غوطهور میشوند تا قابلیتهای محافظت طولانیمدت بررسی شود.
۵. آزمایشهای میدانی:
آزمایش در دنیای واقعی شامل اعمال بازدارندهها در سیستمهای عملیاتی و نظارت بر نرخ خوردگی با استفاده از تکنیکهایی مانند اندازهگیری ضخامت اولتراسونیک یا پروبهای خوردگی است.
۶. بازرسی بصری:
مشاهده تغییرات در ظاهر سطح، مانند تغییر رنگ یا ایجاد حفره، بینش کیفی در مورد اثربخشی بازدارنده ارائه میدهد.
۷. تجزیه و تحلیل شیمیایی:
نظارت بر غلظت بازدارنده باقیمانده در سیستم، تضمین میکند که سطوح دوز مناسب حفظ میشوند. ملاحظات کلیدی برای انتخاب بازدارندههای خوردگی
هنگام انتخاب یک بازدارنده خوردگی برای کاربردهای صنعتی، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند:
- سازگاری با مواد سیستم (به عنوان مثال، فولاد، آلیاژهای مس).
- مقررات زیستمحیطی و زیستتخریبپذیری بازدارنده.
- شرایط عملیاتی مانند دما، فشار و سطوح pH.
- مقرونبهصرفه بودن و سهولت کاربرد.
درنتیجه میتوان گفت بازدارندههای خوردگی نقش حیاتی در محافظت از تجهیزات و زیرساختها در صنایع شیمیایی و واحدهای تأسیسات در برابر تخریب ناشی از محیطهای خورنده دارند. با درک انواع، ترکیبات، روشهای کاربرد و پروتکلهای آزمایش عملکرد آنها، صنایع میتوانند استفاده از آنها را برای دستیابی به حفاظت قابل اعتماد در عین رعایت استانداردهای زیستمحیطی بهینه کنند. پیشرفتهای مداوم در فرمولاسیونهای بازدارنده، نویدبخش کارایی و پایداری بیشتر در مبارزه با چالشهای خوردگی در بخشهای مختلف صنعتی است.
