بررسی تحلیلی اثر رسوب ها و کیفیت آب ورودی بر خوردگی لوله‌های تبادلگر دیگی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و صنایع، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران

چکیده

در این پژوهش خوردگی لوله های یک تبادلگر گرمایی دیگی تولید بخار در یک واحد پتروشیمی در جنوب غربی کشور با آزمایش‌ها گوناگون مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به علت شدت خوردگی لوله‌های این تبادلگر پس از 6 ماه 32% از ضخامت اولیه خود را از دست دادند. نتیجه ­های به دست آمده از میکروسکوپ نوری و الکترونی و نیز آزمایش‌های متالوگرافی نشان داد که جنس لوله نمی‌تواند عامل خوردگی باشد. نتیجه­ های آزمون‌های XRD و XRF از رسوب­های روی سطح بیرونی لوله، وجود ترکیب ­هایی از سیلیسیم، کلسیم و فسفر را نشان داد که بیانگر کیفیت پایین آب ورودی به تبادلگر بود. این ترکیب­ ها می‌توانند تشکیل پیل‌های غلظتی اکسیژن دهند و سرانجام موجب خوردگی زیررسوبی (زیر مجموعه‌ای از خوردگی تنشی) شوند. از سویی تجمع رسوب­ های به دست آمده از خوردگی و نیز ته­ نشینی ترکیب ­های موجود در آب مصرفی بر روی سطح بیرونی لوله به ویژه در بخش‌ ورودی روغن داغ به درون لوله، باعث افزایش مقاومت گرمایی از روغن درون لوله به آب درون پوسته و کاهش نرخ  انتقال گرما می‌شود. بنابراین به علت پدیده بیش گرمایش بلند ‌مدت، نقطه­ های داغی روی سطح بیرونی لوله ایجاد شد که سرعت خوردگی آن را نسبت به حالت معمول بسیار افزایش داد. همچنین ارزیابی تغییرهای زمانی جرم رسوب­های تشکیل شده و مقاومت گرمایی آن­ها با استفاده از رابطه ­های موجود در منابع معتبر نیز نشان داد که با افزایش زمان جرم رسوب و مقدار مقاومت گرمایی آن به سرعت افزایش می‌یابد و پس از آن به تقریب ثابت می‌ماند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Fontana M.G., "Corrosion Engineering", Tata McGraw-Hill Education (2005).
[2] Elayaperumal K., Raja V.S., Corrosion Failures, John Wiley & Sons Inc. (2015).
[3] Thulukkanam K., “Heat Exchanger Design Handbook”, 2nd ed., CRC Press (2013).
[5] Ming-Jia L., Song-Zhen T., Fei-long W., Qin-Xin Z., Wen-Quan T., Gas-Side Fouling, Erosion and Corrosion of Heat Exchangers for Middle/Low-Temperature Waste Heat Utilization: A Review on Simulation and Experiment, Applied Thermal Eng., 126(5): 737-761 (2017).   
[6] Sarmasti Emami M.R., An Experimental and Theoretical Investigation of Corrosion Mechanism in a Metallic Stack, Iranian Journal of Materials Science and Engineering, 9(3): 58-66 (2012).
[7]. Vasauskas V., Baskutis S., Failures and Fouling Analysis in Heat Exchangers, Mechanika, 61(5): 24-31 (2006).
[8] افشاری مرتضی؛ نوری دلاور اکرم؛ آنالیز تخریب تیوبهای مبدل حرارتی از جنس فولادکربنی مربوط به کمپرسور چهار مرحله‌ای افزایش دهنده فشار گاز، فصلنامه علوم و مهندسی خوردگی، (8)18: 59 تا 68 (1394).
[9] جسمانی، سید محمد؛ شریعت، محمد حسین؛ اشرف ریاحی، علی؛ "بررسی علت تخریب لوله‌های سوپر هیتر کارخانه نیشکر اهوازیازدهمین اجلاس انجمن خوردگی، کرمان، ایران (1388).
[10] رضائیان، مهدی؛ نعمت اللهی، محمد رضا؛ سیرویی نژاد، آرش؛ "بررسی علت تخریب لوله‌های بویلر نیروگاه سیکل ترکیبی فارسسومین اجلاس نیروگاه‌های برق، مازندران، ایران، (1389).
[11] قربانی، رضا؛ "بررسی دلایل خوردگی مبدل‌های خنک‌کننده سکوی دریایی فاز یک و راهکارهای جلوگیری از آن­هاسومین همایش بین‌المللی مبدل‌های گرمایی در صنایع نفت و انرژی، تهران، ایران، آبان (1390).
[12] محققی، امیر؛ سرگلزایی، جواد؛ باستانی، داریوش؛ بررسی تأثیر جریان سیال بر نرخ خوردگی فولاد ساده کربنی در محلول آبی به کمک الکترود صفحه چرخان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)33: 41 تا 51 (1393).
[13] سرمستی امامی، محمد رضا؛ نعمتی امیری مجید؛ "بررسی خوردگی پیشگرمکن هوا در نیروگاه شهید سلیمی نکاپانزدهمین کنگره ملی خوردگی ایران، تهران، 29 مهر (1393).
[14] شایگانی اکمل، محمد؛ ذاکر صفایی، چورا؛ علل ترک خوردگی لوله آلیاژی از جنس 347 SS. واحد آیزوماکس پالایشگاه، فصلنامه زنگ، 51: 12 تا 18 (1391).
[15] روحی، محسن؛ رحیمی زیناب، علیرضا؛ "بررسی علت و عوامل خوردگی لوله‌های مبدل مورد استفاده در پالایشگاه نفتپنجمین همایش مبدل‌های گرمایی، تهران، ایران،30 آبان (1392).
[16] Xiu-qing X., Zhen-Quan B., Yao-Rong F., Qiu-Rong M., Zhao Wen-Zhen, The Influence of Temperature on the Corrosion Resistance of 10 Carbon Steel for Refinery Heat Exchanger Tubes, Applied Surface Science, 280: 641-645 (2013).
[17] Abdulwahid W., Al-Hallaf A., Theoretical Study on Heat Transfer in the Presence of Fouling, Iraqi J. of Chemical and Petroleum Engineering (IJCPE), 14(1): 47- 53 (2013).
[18] Imran M., Effect of Corrosion on Heat Transfer through Boiler Tube and Estimating Overheating, Int. J. of Advanced Mechanical Eng. (IJAME), 4(6): 629-638 (2014).
[19] سرمستی امامی، محمد رضا؛ عرفانی راد، رحمان؛ "ارزیابی عوامل خوردگی مبدل حرارتی پوسته و لوله پالایشگاه لاوانپانزدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، 28 بهمن، دانشگاه تهران 1393.  
[20] Liner Y.,   Carver, M.B., Turner C.W., Campagna, A.O., "Simulation of Magnetite Particulate Fouling in Nuclear Steam Generators", Chalk River Laboratories, AECL Research, Ontario, Canada (1992).
[21] Turner C.W., Liner Y., Carver M.B., "Modeling Magnetite Particle Deposition in Nuclear Steam Generators and Comparisons with Plant Data", Presented at the Second International Steam Generator and Heat Exchanger Conference, Toronto, Canada (1994).
[22]. Huang X., "Theoretical and Experimental Study of Degradation Monitoring of Steam Generators and Heat Exchangers", Master's Thesis, University of Tennessee (2003).
        https://trace.tennessee.edu/utk_gradthes/1978.