Chúng tôi sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn.Bằng cách tiếp tục duyệt trang web này, bạn đồng ý với việc chúng tôi sử dụng cookie.Thông tin thêm.
Hệ thống dược phẩm hơi nước tinh khiết hoặc tinh khiết bao gồm máy phát điện, van điều khiển, ống phân phối hoặc đường ống dẫn, bẫy nhiệt động lực học hoặc cân bằng nhiệt, đồng hồ đo áp suất, bộ giảm áp, van an toàn và bình tích áp.
Hầu hết các bộ phận này được làm bằng thép không gỉ 316 L và có các miếng đệm fluoropolyme (thường là polytetrafluoroetylen, còn được gọi là Teflon hoặc PTFE), cũng như các vật liệu bán kim loại hoặc vật liệu đàn hồi khác.
Các thành phần này dễ bị ăn mòn hoặc xuống cấp trong quá trình sử dụng làm ảnh hưởng đến chất lượng của tiện ích Clean Steam (CS) thành phẩm.Dự án được trình bày chi tiết trong bài viết này đã đánh giá các mẫu thép không gỉ từ bốn nghiên cứu điển hình về hệ thống CS, đánh giá nguy cơ tác động ăn mòn tiềm ẩn đối với quy trình và các hệ thống kỹ thuật quan trọng, đồng thời thử nghiệm các hạt và kim loại trong nước ngưng tụ.
Các mẫu của các thành phần hệ thống phân phối và đường ống bị ăn mòn được đặt để điều tra các sản phẩm phụ ăn mòn.9 Đối với từng trường hợp cụ thể, các điều kiện bề mặt khác nhau được đánh giá.Ví dụ, hiệu ứng đỏ mặt và ăn mòn tiêu chuẩn đã được đánh giá.
Bề mặt của các mẫu tham chiếu được đánh giá về sự hiện diện của cặn đỏ bằng cách kiểm tra trực quan, quang phổ điện tử Auger (AES), quang phổ điện tử để phân tích hóa học (ESCA), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ quang điện tử tia X (XPS).
Các phương pháp này có thể tiết lộ các tính chất vật lý và nguyên tử của sự ăn mòn và lắng đọng, cũng như xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất của chất lỏng kỹ thuật hoặc sản phẩm cuối cùng.một
Các sản phẩm ăn mòn của thép không gỉ có thể có nhiều dạng, chẳng hạn như một lớp oxit sắt carmine (nâu hoặc đỏ) trên bề mặt bên dưới hoặc bên trên lớp oxit sắt (đen hoặc xám)2.Khả năng di cư xuôi dòng.
Lớp oxit sắt (đỏ đen) có thể dày lên theo thời gian khi cặn trở nên rõ rệt hơn, bằng chứng là các hạt hoặc cặn có thể nhìn thấy trên bề mặt của buồng khử trùng và thiết bị hoặc hộp chứa sau khi khử trùng bằng hơi nước, có sự di chuyển.Phân tích trong phòng thí nghiệm các mẫu nước ngưng cho thấy bản chất phân tán của bùn và lượng kim loại hòa tan trong chất lỏng CS.bốn
Mặc dù có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng này, nhưng bộ tạo CS thường là tác nhân chính.Không có gì lạ khi tìm thấy oxit sắt đỏ (nâu/đỏ) trên bề mặt và oxit sắt (đen/xám) trong lỗ thông hơi di chuyển chậm qua hệ thống phân phối CS.6
Hệ thống phân phối CS là một cấu hình phân nhánh với nhiều điểm sử dụng kết thúc tại các khu vực xa xôi hoặc ở cuối tiêu đề chính và các tiêu đề phụ nhánh khác nhau.Hệ thống có thể bao gồm một số bộ điều chỉnh để giúp bắt đầu giảm áp suất/nhiệt độ tại các điểm sử dụng cụ thể có thể là điểm ăn mòn tiềm ẩn.
Sự ăn mòn cũng có thể xảy ra trong các bẫy có thiết kế hợp vệ sinh được đặt tại các điểm khác nhau trong hệ thống để loại bỏ nước ngưng tụ và không khí khỏi hơi nước sạch đang chảy qua bẫy, đường ống hạ lưu/đường ống xả hoặc tiêu đề nước ngưng.
Trong hầu hết các trường hợp, sự di chuyển ngược lại có khả năng xảy ra khi cặn gỉ tích tụ trên bẫy và phát triển ngược dòng vào trong và ngoài các đường ống liền kề hoặc bộ thu gom tại điểm sử dụng;rỉ sét hình thành trong bẫy hoặc các thành phần khác có thể được nhìn thấy ở thượng nguồn của nguồn với sự di chuyển liên tục ở hạ lưu và thượng nguồn.
Một số thành phần thép không gỉ cũng thể hiện các cấu trúc luyện kim ở mức độ trung bình đến cao, bao gồm cả ferit delta.Các tinh thể ferit được cho là làm giảm khả năng chống ăn mòn, mặc dù chúng có thể hiện diện với hàm lượng chỉ 1–5%.
Ferrite cũng không có khả năng chống ăn mòn như cấu trúc tinh thể austenit, vì vậy nó sẽ bị ăn mòn tốt hơn.Ferrite có thể được phát hiện chính xác bằng đầu dò ferrite và bán chính xác bằng nam châm, nhưng có những hạn chế đáng kể.
Từ thiết lập hệ thống, thông qua vận hành ban đầu và khởi động máy phát CS mới và đường ống phân phối, có một số yếu tố góp phần gây ra sự ăn mòn:
Theo thời gian, các nguyên tố ăn mòn như thế này có thể tạo ra các sản phẩm ăn mòn khi chúng gặp nhau, kết hợp và chồng lên nhau với hỗn hợp sắt và sắt.Muội đen thường được nhìn thấy đầu tiên trong máy phát điện, sau đó nó xuất hiện trong đường ống xả của máy phát điện và cuối cùng là trong toàn bộ hệ thống phân phối CS.
Phân tích SEM được thực hiện để phát hiện cấu trúc vi mô của các sản phẩm phụ ăn mòn bao phủ toàn bộ bề mặt bằng tinh thể và các hạt khác.Nền hoặc bề mặt bên dưới mà các hạt được tìm thấy thay đổi từ các loại sắt khác nhau (Hình 1-3) đến các mẫu phổ biến, cụ thể là silica/sắt, cát, thủy tinh thể, lắng đọng đồng nhất (Hình 4).Các ống thổi bẫy hơi cũng được phân tích (Hình 5-6).
Thử nghiệm AES là một phương pháp phân tích được sử dụng để xác định tính chất hóa học bề mặt của thép không gỉ và chẩn đoán khả năng chống ăn mòn của nó.Nó cũng cho thấy sự xuống cấp của màng thụ động và sự giảm nồng độ crom trong màng thụ động khi bề mặt xuống cấp do ăn mòn.
Để mô tả thành phần nguyên tố trên bề mặt của từng mẫu, quét AES (cấu hình nồng độ của các nguyên tố bề mặt theo độ sâu) đã được sử dụng.
Mỗi trang web được sử dụng để phân tích và tăng cường SEM đã được lựa chọn cẩn thận để cung cấp thông tin từ các khu vực điển hình.Mỗi nghiên cứu cung cấp thông tin từ một vài lớp phân tử trên cùng (ước tính khoảng 10 angstrom [Å] mỗi lớp) đến độ sâu của hợp kim kim loại (200–1000 Å).
Một lượng đáng kể sắt (Fe), crom (Cr), niken (Ni), oxy (O) và carbon (C) đã được ghi nhận ở tất cả các vùng của Rouge.Dữ liệu và kết quả AES được nêu trong phần nghiên cứu điển hình.
Kết quả AES tổng thể cho các điều kiện ban đầu cho thấy quá trình oxy hóa mạnh xảy ra trên các mẫu có nồng độ Fe và O (oxit sắt) cao bất thường và hàm lượng Cr thấp trên bề mặt.Sự lắng đọng hồng hào này dẫn đến việc giải phóng các hạt có thể làm nhiễm bẩn sản phẩm và các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm.
Sau khi loại bỏ lớp đỏ, các mẫu “thụ động hóa” cho thấy sự phục hồi hoàn toàn của màng thụ động, với Cr đạt nồng độ cao hơn Fe, với tỷ lệ bề mặt Cr:Fe nằm trong khoảng từ 1,0 đến 2,0 và tổng thể không có oxit sắt.
Các bề mặt gồ ghề khác nhau được phân tích bằng XPS/ESCA để so sánh nồng độ nguyên tố và trạng thái oxy hóa phổ của Fe, Cr, lưu huỳnh (S), canxi (Ca), natri (Na), phốt pho (P), nitơ (N) và O. và C (bảng A).
Có sự khác biệt rõ ràng về hàm lượng Cr từ các giá trị gần với lớp thụ động hóa đến các giá trị thấp hơn thường thấy trong các hợp kim cơ bản.Mức độ sắt và crom được tìm thấy trên bề mặt đại diện cho các độ dày và cấp độ khác nhau của tiền gửi màu đỏ.Các thử nghiệm XPS đã cho thấy sự gia tăng Na, C hoặc Ca trên các bề mặt gồ ghề so với các bề mặt được làm sạch và thụ động hóa.
Thử nghiệm XPS cũng cho thấy hàm lượng C cao trong màu đỏ sắt (đen) cũng như Fe(x)O(y) (oxit sắt) màu đỏ.Dữ liệu XPS không hữu ích để hiểu những thay đổi bề mặt trong quá trình ăn mòn vì nó đánh giá cả kim loại đỏ và kim loại cơ bản.Cần thử nghiệm XPS bổ sung với các mẫu lớn hơn để đánh giá đúng kết quả.
Các tác giả trước đây cũng gặp khó khăn khi đánh giá dữ liệu XPS.10 Các quan sát tại hiện trường trong quá trình loại bỏ đã chỉ ra rằng hàm lượng carbon cao và thường được loại bỏ bằng cách lọc trong quá trình xử lý.Ảnh vi mô SEM được chụp trước và sau khi xử lý loại bỏ nếp nhăn minh họa tổn thương bề mặt do các chất lắng đọng này gây ra, bao gồm rỗ và rỗ, ảnh hưởng trực tiếp đến sự ăn mòn.
Kết quả XPS sau khi thụ động hóa cho thấy tỷ lệ hàm lượng Cr:Fe trên bề mặt cao hơn nhiều khi màng thụ động hóa được hình thành lại, do đó làm giảm tốc độ ăn mòn và các tác động bất lợi khác trên bề mặt.
Các mẫu phiếu giảm giá cho thấy tỷ lệ Cr:Fe tăng đáng kể giữa bề mặt “nguyên trạng” và bề mặt được thụ động hóa.Tỷ lệ Cr:Fe ban đầu được kiểm tra trong khoảng 0,6 đến 1,0, trong khi tỷ lệ thụ động hóa sau xử lý nằm trong khoảng từ 1,0 đến 2,5.Các giá trị đối với thép không gỉ được đánh bóng bằng điện và thụ động nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5.
Trong các mẫu được xử lý hậu kỳ, độ sâu tối đa của tỷ lệ Cr:Fe (được thiết lập bằng AES) nằm trong khoảng từ 3 đến 16 Å.Họ so sánh thuận lợi với dữ liệu từ các nghiên cứu trước đây được xuất bản bởi Coleman2 và Roll.9 Bề mặt của tất cả các mẫu đều có hàm lượng Fe, Ni, O, Cr và C tiêu chuẩn. Hàm lượng P, Cl, S, N, Ca và Na thấp cũng được tìm thấy trong hầu hết các mẫu.
Những cặn này là điển hình của chất tẩy rửa hóa học, nước tinh khiết hoặc đánh bóng bằng điện.Sau khi phân tích sâu hơn, một số ô nhiễm silic đã được tìm thấy trên bề mặt và ở các cấp độ khác nhau của chính tinh thể austenite.Nguồn dường như là hàm lượng silica trong nước/hơi nước, chất đánh bóng cơ học hoặc kính nhìn bị hòa tan hoặc ăn mòn trong tế bào tạo CS.
Các sản phẩm ăn mòn được tìm thấy trong các hệ thống CS được báo cáo là rất khác nhau.Điều này là do các điều kiện khác nhau của các hệ thống này và vị trí của các bộ phận khác nhau như van, bẫy và các phụ kiện khác có thể dẫn đến các điều kiện ăn mòn và sản phẩm ăn mòn.
Ngoài ra, các thành phần thay thế thường được đưa vào hệ thống không được thụ động đúng cách.Các sản phẩm ăn mòn cũng bị ảnh hưởng đáng kể bởi thiết kế của máy tạo CS và chất lượng nước.Một số loại tổ máy phát điện là bộ khởi động lại trong khi những loại khác là bộ chớp lửa hình ống.Máy tạo CS thường sử dụng màn chắn cuối để loại bỏ độ ẩm khỏi hơi nước sạch, trong khi các máy tạo khác sử dụng vách ngăn hoặc lốc xoáy.
Một số tạo ra một lớp gỉ sắt gần như rắn chắc trong đường ống phân phối và lớp sắt đỏ bao phủ nó.Khối có vách ngăn tạo thành một màng sắt đen với lớp ôxít sắt đỏ bên dưới và tạo ra hiện tượng bề mặt trên cùng thứ hai dưới dạng lớp muội than dễ dàng lau sạch hơn trên bề mặt.
Theo quy luật, lớp lắng đọng giống như muội than này rõ rệt hơn nhiều so với lớp màu đỏ sắt và di động hơn.Do trạng thái oxy hóa của sắt trong nước ngưng tăng lên, bùn được tạo ra trong kênh nước ngưng ở đáy ống phân phối có bùn oxit sắt ở trên cùng của bùn sắt.
Màu đỏ oxit sắt đi qua bộ thu ngưng tụ, có thể nhìn thấy trong cống và lớp trên cùng dễ dàng bị cọ xát khỏi bề mặt.Chất lượng nước đóng một vai trò quan trọng trong thành phần hóa học của má hồng.
Hàm lượng hydrocarbon cao hơn dẫn đến quá nhiều bồ hóng trong son môi, trong khi hàm lượng silica cao hơn dẫn đến hàm lượng silica cao hơn, dẫn đến lớp son mịn hoặc bóng.Như đã đề cập trước đó, kính quan sát mực nước cũng dễ bị ăn mòn, cho phép các mảnh vụn và silica xâm nhập vào hệ thống.
Súng là nguyên nhân gây lo ngại trong các hệ thống hơi nước vì các lớp dày có thể hình thành tạo thành các hạt.Những hạt này có mặt trên bề mặt hơi nước hoặc trong thiết bị khử trùng bằng hơi nước.Các phần sau đây mô tả tác dụng của thuốc có thể xảy ra.
Các SEM nguyên trạng trong Hình 7 và 8 cho thấy bản chất vi tinh thể của carmine loại 2 trong trường hợp 1. Một ma trận đặc biệt đậm đặc gồm các tinh thể oxit sắt được hình thành trên bề mặt ở dạng cặn hạt mịn.Các bề mặt được khử nhiễm và thụ động hóa cho thấy sự phá hủy do ăn mòn dẫn đến kết cấu bề mặt thô ráp và hơi xốp như trong Hình 9 và 10.
Quét NPP trong hình.Hình 11 cho thấy trạng thái ban đầu của bề mặt ban đầu với oxit sắt nặng trên đó. Bề mặt được thụ động hóa và khử nhiễu (Hình 12) chỉ ra rằng màng thụ động hiện có hàm lượng Cr (vạch đỏ) cao hơn Fe (vạch đen) với tỷ lệ > 1 Cr:Fe. Bề mặt được thụ động hóa và khử nhiễu (Hình 12) chỉ ra rằng màng thụ động hiện có hàm lượng Cr (vạch đỏ) cao hơn Fe (vạch đen) với tỷ lệ > 1 Cr:Fe. Пассивированная и обесточенная поверхность (рис. 12) указывает на то, что пассивная пленка то имеет повышенное содержание Cr (красная линия) по сравнению с Fe (черная линия) при соотношении Cr:Fe > 1,0. Bề mặt được thụ động hóa và khử năng lượng (Hình 12) chỉ ra rằng màng thụ động hiện có hàm lượng Cr (vạch đỏ) tăng lên so với Fe (vạch đen) với tỷ lệ Cr:Fe > 1,0.钝化和去皱表面（图12）表明，钝化膜现在的Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0。 Cr（红线）含量高于Fe（黑线），Cr:Fe 比率> 1.0。 Пассивированная и морщинистая поверхность (рис. 12) показывает, что пассивированная пленка тепер ь имеет более высокое содержание Cr (красная линия), чем Fe (черная линия), при соотношении Cr:Fe > 1,0. Bề mặt bị thụ động hóa và nhăn nheo (Hình 12) cho thấy màng được thụ động hóa hiện có hàm lượng Cr (vạch đỏ) cao hơn Fe (vạch đen) với tỷ lệ Cr:Fe > 1,0.
Màng oxit crom thụ động mỏng hơn (< 80 Å) có khả năng bảo vệ tốt hơn màng oxit sắt kết tinh dày hàng trăm angstrom từ kim loại cơ bản và lớp vảy có hàm lượng sắt trên 65%.
Thành phần hóa học của bề mặt nhăn và thụ động hiện có thể so sánh với các vật liệu được đánh bóng thụ động.Trầm tích trường hợp 1 là trầm tích loại 2 có khả năng thành tạo tại chỗ;khi nó tích tụ, các hạt lớn hơn được hình thành di chuyển cùng với hơi nước.
Trong trường hợp này, sự ăn mòn thể hiện sẽ không dẫn đến các vết nứt nghiêm trọng hoặc suy giảm chất lượng bề mặt.Nếp nhăn thông thường sẽ làm giảm tác động ăn mòn trên bề mặt và loại bỏ khả năng di chuyển mạnh của các hạt có thể nhìn thấy được.
Trong Hình 11, kết quả AES cho thấy các lớp dày gần bề mặt có hàm lượng Fe và O cao hơn (500 Å oxit sắt; các vạch màu xanh lá cây chanh và xanh lam tương ứng), chuyển sang các mức độ pha tạp của Fe, Ni, Cr và O. Nồng độ Fe (vạch màu xanh lam) cao hơn nhiều so với bất kỳ kim loại nào khác, tăng từ 35% ở bề mặt lên hơn 65% trong hợp kim.
Ở bề mặt, mức O (đường màu lục nhạt) tăng từ gần 50% trong hợp kim xuống gần như bằng không ở độ dày màng oxit hơn 700 Å. Mức Ni (vạch xanh đậm) và Cr (vạch đỏ) cực kỳ thấp ở bề mặt (<4%) và tăng lên mức bình thường (lần lượt là 11% và 17%) ở độ sâu hợp kim. Mức Ni (vạch xanh đậm) và Cr (vạch đỏ) cực kỳ thấp ở bề mặt (<4%) và tăng lên mức bình thường (lần lượt là 11% và 17%) ở độ sâu hợp kim. Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) чрезвычайно низки на поверхности (<4%) và увеличи ваются до нормального уровня (11% и 17% соответственно) в глубине сплава. Mức Ni (vạch xanh đậm) và Cr (vạch đỏ) cực kỳ thấp ở bề mặt (<4%) và tăng lên mức bình thường (lần lượt là 11% và 17%) ở sâu trong hợp kim.表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处增加到正常水平（分别为1 1% hay 17%）。表面的Ni（深绿线）和Cr（红线）水平极低（< 4%），而在合金深度处增加到歌常水平（分别咺1 1% Уровни Ni (темно-зеленая линия) и Cr (красная линия) на поверхности чрезвычайно низки (<4%) và увеличи ваются до нормального уровня в глубине сплава (11% и 17% соответственно). Mức Ni (vạch xanh đậm) và Cr (vạch đỏ) ở bề mặt cực kỳ thấp (<4%) và tăng lên mức bình thường ở sâu trong hợp kim (lần lượt là 11% và 17%).
Hình ảnh AES trong hình.Hình 12 cho thấy lớp phấn hồng (oxit sắt) đã được loại bỏ và màng thụ động hóa đã được phục hồi.Ở lớp sơ cấp 15 Å, mức Cr (vạch đỏ) cao hơn mức Fe (vạch đen), đây là màng thụ động.Ban đầu, hàm lượng Ni trên bề mặt là 9%, tăng thêm 60–70 Å trên mức Cr (± 16%), sau đó tăng lên mức hợp kim 200 Å.
Bắt đầu từ 2%, mức carbon (đường màu xanh) giảm xuống 0 ở 30 Å. Mức Fe ban đầu thấp (< 15%) về sau ngang mức Cr ở 15 Å và tiếp tục tăng đến mức hợp kim trên 65% ở 150 Å. Mức Fe ban đầu thấp (< 15%) về sau ngang mức Cr ở 15 Å và tiếp tục tăng đến mức hợp kim trên 65% ở 150 Å. Уровень Fe вначале низкий (< 15%), позже равен уровню Cr при 15 Å и продолжает увеличиваться до у ровня сплава более 65% при 150 Å. Mức Fe ban đầu thấp (< 15%), về sau ngang bằng mức Cr ở 15 Å và tiếp tục tăng lên mức hợp kim trên 65% ở 150 Å. Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过65% 的合金含量。 Fe 含量最初很低(< 15%)，后来在15 Å 时等于Cr 含量，并在150 Å 时继续增加到超过65% 的合金含量。 Содержание Fe изначально низкое (< 15 %), позже оно равняется содержанию Cr при 15 Å и продолжает уве личиваться до содержания сплава более 65 % hoặc 150 Å. Hàm lượng Fe ban đầu thấp (< 15%), sau đó bằng hàm lượng Cr ở 15 Å và tiếp tục tăng cho đến khi hàm lượng hợp kim trên 65% ở 150 Å.Mức Cr tăng lên 25% bề mặt ở 30 Å và giảm xuống 17% trong hợp kim.
Mức O nâng cao gần bề mặt (đường màu lục nhạt) giảm xuống 0 sau độ sâu 120 Å.Phân tích này đã chứng minh một bộ phim thụ động bề mặt phát triển tốt.Các ảnh chụp SEM ở hình 13 và 14 cho thấy bản chất kết tinh nhám, xù xì và xốp của lớp oxit sắt thứ 1 và thứ 2 trên bề mặt.Bề mặt nhăn nheo cho thấy tác động của sự ăn mòn trên bề mặt gồ ghề bị rỗ một phần (Hình 18-19).
Các bề mặt bị thụ động hóa và nhăn nheo thể hiện trong hình 13 và 14 không chịu được quá trình oxy hóa nghiêm trọng.Hình 15 và 16 cho thấy màng thụ động được phục hồi trên bề mặt kim loại.