ما هي أسباب تدهور الأداء في مفاعلات الفولاذ المقاوم للصدأ؟

أثناء التشغيل، تتعرض مفاعلات الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل متكرر لوسائط تآكل مثل الأحماض والقلويات والأملاح والمذيبات العضوية. في ظل ظروف التشغيل ذات درجة الحرارة العالية والضغط المرتفع، تزداد التأثيرات المسببة للتآكل لهذه الوسائط على مواد الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل كبير.

• التنقر والتآكل بين الحبيبات: أيونات الكلوريد (Cl⁻) هي السبب الرئيسي للتآكل التنقري وتشقق الإجهاد الناتج عن التآكل في الفولاذ المقاوم للصدأ. في البيئات التي تحتوي على الكلوريدات أو محاليل التنظيف التي تحتوي على الكلوريدات، يمكن إتلاف الغشاء السلبي على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ بسهولة، مما يؤدي إلى تآكل موضعي.
• تآكل الشقوق: تميل الشقوق الصغيرة إلى التكون في مواقع مثل موانع تسرب عمود المحرض، ووصلات الحواف، ووصلات اللحام. يؤدي الاحتفاظ بالإلكتروليت في هذه المناطق إلى إنشاء خلايا تركيز الأكسجين، والتي يمكن أن تبدأ تآكل الشقوق.
• تلف الطلاء: قد تكون بعض الأجزاء الداخلية للمفاعل محمية بالمينا أو البولي تترافلوروإيثيلين المرشوش أو غيرها من الطلاءات المضادة للتآكل. بمجرد خدش هذه الطلاءات أو تقشيرها أو تطبيقها بشكل غير متساوٍ، يتعرض الركيزة المعدنية الأساسية مباشرة للبيئات المسببة للتآكل، مما يؤدي إلى تسريع التدهور.
• التوصية: حدد درجات الفولاذ المقاوم للصدأ المناسبة بناءً على وسائط العملية - مثل 316L أو الفولاذ المزدوج - لتحسين مقاومة تآكل أيون الكلوريد. افحص بانتظام حالة السطح الداخلية وقم بإجراء معالجة التخميل عند الضرورة لاستعادة الغشاء السلبي الواقي.

تخضع المفاعلات لدورات متكررة لدرجة الحرارة (التسخين/التبريد) وتغيرات الضغط (الضغط/تخفيف الضغط)، مما يعرض المادة لإجهادات حرارية وميكانيكية دورية. بمرور الوقت، يمكن أن يؤدي هذا إلى تلف الإجهاد.

• تشقق الإجهاد الحراري: تسبب تقلبات درجة الحرارة السريعة تمددًا وانكماشًا غير متساويين عبر أجزاء مختلفة من الوعاء، مما يؤدي إلى توليد إجهاد حراري. من المحتمل بشكل خاص أن تحدث الشقوق الدقيقة في حالات عدم الاستمرارية الهيكلية مثل الفوهات وفتحات الوصول ووصلات الدعم.
• إجهاد الضغط: تؤدي اختلافات الضغط المتكررة إلى تشوه بلاستيكي تراكمي في المعدن، مما يقلل من قوته وصلابته، مما قد يؤدي إلى انتشار الشقوق أو حتى التمزق.
• تأثيرات الاهتزاز: يمكن أن تؤدي الاهتزازات الميكانيكية المتولدة عن نظام التحريك أثناء التشغيل إلى تفاقم تلف الإجهاد في اللحامات ونقاط التوصيل.
• التوصية: تحكم في معدلات التسخين والضغط أثناء التشغيل لتجنب الصدمات الحرارية؛ قم بإجراء اختبارات غير مدمرة منتظمة (مثل الفحص بالموجات فوق الصوتية أو الجسيمات المغناطيسية) للكشف عن الشقوق المحتملة في وقت مبكر.

لضمان نقاء التفاعل ومنع التلوث المتبادل، تتطلب المفاعلات تنظيفًا منتظمًا. ومع ذلك، يمكن لأساليب التنظيف غير الصحيحة أن تضعف أداء المعدات بالفعل.

• استخدام منظفات الأحماض/القلويات القوية: في حين أنها فعالة في إزالة الرواسب، إذا لم يتم التحكم في التركيز بشكل صحيح أو كان الشطف غير كافٍ بعد التنظيف، يمكن أن يستمر الحمض أو القلوي المتبقي في تآكل سطح الفولاذ المقاوم للصدأ - خاصة في الفولاذ المقاوم للصدأ منخفض النيكل.
• التنظيف غير الكامل: يمكن أن تتراكم منتجات التفاعل المتبقية أو البوليمرات أو المواد البلورية على جدران الوعاء، مما يقلل من كفاءة نقل الحرارة ويعمل كمواقع بدء للتآكل.
• استخدام الفرش الصلبة أو المنظفات الكاشطة: قد تؤدي هذه إلى خدش السطح الداخلي، مما يؤدي إلى إتلاف الطبقة السلبية وزيادة القابلية للتآكل.
• التوصية: استخدم عوامل تنظيف محايدة أو متخصصة، واتبع تسلسل تنظيف موحد: الشطف المسبق → الغسيل → الشطف الشامل → التجفيف. ضع في اعتبارك تطبيق نظام التنظيف في مكانه (CIP) لتحسين كفاءة التنظيف والسلامة.

إن عقلانية التصميم وجودة التصنيع هما عاملان أساسيان يحددان عمر خدمة المعدات.

• تصميم هيكلي ضعيف: يمكن أن تؤدي المناطق الميتة المفرطة أو التدفق الضعيف للتصريف أو تخطيط المحرض غير الصحيح إلى الاحتفاظ بالمواد والاختلاط غير المتكافئ، مما يزيد من صعوبة التنظيف وخطر التآكل.
• اختيار المواد غير الصحيح: يؤدي استخدام درجات الفولاذ المقاوم للصدأ غير المناسبة (على سبيل المثال، استبدال 304 بـ 316L في التطبيقات التي تحتوي على الكلوريد) إلى تقصير عمر المعدات بشكل كبير.
• جودة اللحام الرديئة: لا تؤدي المشكلات مثل المسامية أو إدراج الخبث أو الاندماج غير الكامل في اللحامات إلى تقليل القوة الميكانيكية فحسب، بل تخلق أيضًا مواقع مفضلة لبدء التآكل.
• معالجة السطح غير الكافية: تعيق الأسطح الداخلية الخشنة بشكل مفرط أو نقص معالجات التلميع/التخميل تكوين طبقة أكسيد موحدة وكثيفة، مما يقلل من مقاومة التآكل.
• التوصية: قم بمراجعة رسومات التصميم وشهادات المواد ومؤهلات إجراءات اللحام بدقة أثناء الشراء. قم بإجراء فحوصات بمنظار داخلي ومعالجة التخميل قبل التشغيل.

يعد الافتقار إلى إدارة الصيانة العلمية والفعالة عاملاً بشريًا رئيسيًا يساهم في تدهور أداء المعدات.

• الفشل في استبدال الأختام القديمة: قد تتحلل الأختام الميكانيكية أو الحشيات أو تتشوه بعد الاستخدام المطول، مما يؤدي إلى تسربات تؤثر على عمليات التفريغ أو الضغط وربما تتسبب في حوادث تتعلق بالسلامة.
• انسداد أو تآكل الصمامات وخطوط الأنابيب: إذا لم يتم تنظيف منافذ التغذية/التصريف وصمامات العادم والأنابيب المرتبطة بها بانتظام، فقد تحدث انسدادات في التدفق، مما يضر باستقرار العملية.
• إهمال عمليات التفتيش الروتينية: قد يؤدي الفشل في تحديد علامات التآكل أو الضوضاء غير العادية أو الاهتزازات غير الطبيعية على الفور إلى تفويت فرص الإصلاح في الوقت المناسب.
• عدم كفاية التشحيم: يؤدي نقص التشحيم في مكونات القيادة (مثل علب التروس والمحامل) إلى تسريع التآكل ويؤثر على التشغيل العادي لنظام التحريك.
• التوصية: قم بإنشاء سجل صيانة شامل للمعدات، وقم بتنفيذ خطط صيانة مجدولة (مثل الفحوصات الفصلية، والإصلاحات السنوية)، واستبدل الأجزاء البالية على الفور، واحتفظ بسجلات خدمة مفصلة.

• التآكل المتأثر بالميكروبات (MIC): في بعض أنظمة التخمير الحيوي أو الأنظمة المائية، يمكن للمنتجات الثانوية الأيضية الميكروبية (مثل كبريتيد الهيدروجين) أن تحفز التآكل الموضعي.
• التآكل الجلفاني: عندما يتلامس الفولاذ المقاوم للصدأ مباشرة مع معادن مختلفة (مثل دعامات الفولاذ الكربوني، وتركيبات أدوات النحاس) في بيئة كهرلية، يمكن أن تتشكل خلايا جلفانية، مما يؤدي إلى تسريع تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ.
• أخطاء المشغل: يمكن أن يؤدي تشغيل المعدات بما يتجاوز حدود درجة الحرارة أو الضغط الخاصة بها، أو إدخال مواد غير متوافقة، إلى إتلاف المفاعل بشكل لا رجعة فيه.