ما هو نوع التآكل الموضعي الذي من المحتمل أن يحدث بشكل خاص عند نقطة تحويل السائل في موصل رباعي الاتجاهات

I. نقطة الإنطلاق ذات الأربعة اتجاهات: عقدة عالية المخاطر في أنظمة الأنابيب

ال تركيب تي شيرت في 4 اتجاهات ، الذي يعمل كعنصر أساسي للتدفقات المتقاربة والمتباعدة في شبكات الموائع المعقدة، يتعرض لمزيج فريد من الضغط الميكانيكي وديناميكيات الموائع والعوامل المسببة للتآكل. هندستها المميزة تجعلها عقدة عالية الخطورة داخل النظام بأكمله.

على عكس أقسام الأنابيب المستقيمة، يتضمن الجزء الداخلي من تي 4-Way تقاطعًا عنيفًا وتحولًا حادًا لأربع قنوات تدفق داخل الغرفة المركزية. هذه هندسة داخلية محددة، خاصة عند المداخل الفرعية حيث يتعرض السائل لصدمة حادة 90∘ يؤدي التغير في الاتجاه إلى تغيرات مفاجئة في سرعة السوائل وضغطها. ونتيجة لذلك، تؤدي هذه الهندسة إلى أنواع محددة من التآكل الموضعي. تظهر هذه الأشكال الموضعية معدلات تآكل أعلى بكثير من التآكل العام، مما يؤدي بسهولة إلى ثقب الجدار وحالات فشل كارثية.

ثانيا. الأنواع الأولية للتآكل الموضعي في مناطق تحويل التدفق

في مناطق تحويل التدفق الخاصة بتجهيزات 4-Way Tee، هناك نوعان من أكثر أنواع التآكل الموضعي انتشارًا وتدميرًا هما التآكل المتسارع بالتدفق (FAC) والتآكل التآكل.

2.1 التآكل المتسارع بالتدفق (FAC)

2.1.1 الآلية المهنية للجنة الرقابة المالية

التآكل المتسارع بالتدفق، والذي يُشار إليه أحيانًا تاريخيًا ولكن بشكل غير دقيق باسم التآكل التآكل، يُصنف الآن بشكل واضح في علم التآكل الحديث. يصف FAC في المقام الأول الظاهرة التي تكون فيها طبقة الأكسيد الواقية على سطح المعدن (مثل المغنتيت الحديد3O4 على الفولاذ) إما أن يتم إذابته كيميائيًا أو إزالته ميكانيكيًا بمعدل متسارع بسبب زيادة سرعة السائل واضطرابه، وبالتالي تسريع تآكل المعدن الأساسي.

تنتج FAC من تفاعل التآكل الكهروكيميائي وديناميكيات السوائل. مبادئها الأساسية هي:

1. التحكم في معدل نقل الكتلة: في المحاليل المائية المحايدة أو القلوية الضعيفة (مثل مياه تغذية الغلاية والمكثفات)، غالبًا ما يتم التحكم في معدل تآكل المعدن من خلال معدل نقل كتلة الأكسجين المذاب أو الأيونات المائية إلى سطح المعدن. يؤدي الاضطراب العالي داخل منطقة الدوران لوصلة رباعية الاتجاهات إلى إضعاف طبقة الانتشار السطحية (طبقة انتشار نيرنست) بشكل كبير.

2. تسريع إذابة طبقة الأكسيد: يعمل التدفق عالي السرعة وعالي الاضطراب، خاصة في الماء منخفض الأكسجين أو الماء عالي النقاء غير المؤكسج، على تسريع ذوبان طبقة الأكسيد الواقية في السائل السائب كأيونات قابلة للذوبان.

3. تعرض الركيزة: بمجرد إزالة الطبقة الواقية، يتآكل المعدن الأساسي المكشوف بسرعة ويشكل طبقة أكسيد جديدة. ومع ذلك، فإن هذه الطبقة المتكونة حديثًا يتم إذابتها أو إزالتها بسرعة عن طريق التدفق المتسارع. وهذا يشكل حلقة مفرغة تؤدي إلى ترقق سريع للجدار.

2.1.2 لماذا تعتبر 4-Way Tees نقاط اتصال FAC

ال turning zone of a 4-Way Tee is a typical FAC hotspot because of:

• إجهاد القص العالي: عندما يقوم السائل بعمل 90∘ بدوره، يتم إنشاء ضغوط قص السوائل عالية للغاية على الجانب الداخلي من الانحناء (خاصة عند حواف مداخل الفرع)، مما يهاجم طبقة الأكسيد مباشرة.

• الاضطراب الموضعي العالي: الاضطراب الموضعي عالي الكثافة الذي يتكون من مناطق فصل التدفق وإعادة التدوير يعزز بشكل كبير معدلات نقل الكتلة، مما يسرع من تحلل طبقة الأكسيد.

2.2 التآكل والتآكل

2.2.1 الآلية المهنية للتآكل والتآكل

يشير التآكل-التآكل على وجه التحديد إلى التأثير التآزري للتآكل الميكانيكي والتآكل الكيميائي عندما يحتوي الوسط على جزيئات صلبة (مثل الرمل والخبث ومساحيق المحفزات). تؤثر الجزيئات على سطح المعدن بطاقة حركية عالية.

• التآكل الميكانيكي: تؤثر الجزيئات الصلبة على الشبكة المعدنية وتنزعها أو تعطلها، مما يتسبب في فقدان المواد.

• التأثير التآزري: يعمل التآكل الميكانيكي على تسريع عملية التآكل: لا تؤدي تأثيرات الجسيمات إلى إزالة طبقة الأكسيد الواقية فحسب، بل تكشف أيضًا عن سطح معدني جديد وأكثر نشاطًا، مما يتسبب في ارتفاع معدل التآكل الكهروكيميائي. وفي الوقت نفسه، فإن الطبيعة الرخوة والمسامية لمنتجات التآكل تجعلها أكثر عرضة للتنظيف والإزالة بواسطة الجسيمات، مما يزيد من تسريع عملية التآكل.

2.2.2 النقاط الساخنة للتآكل في المحملات رباعية الاتجاه

في نقطة الإنطلاق رباعية الاتجاهات، تكون المناطق الأكثر خطورة للتآكل والتآكل هي نقاط الاصطدام المباشر بعد المنعطف ومنطقة الانحناء الداخلي لانحراف التدفق. بسبب القصور الذاتي أثناء الدوران، تميل الجسيمات الثقيلة إلى الحفاظ على زخمها الخطي، مما يؤثر على الجدار الداخلي المقابل لفرع الدوران بسرعات وزوايا أعلى.

تظهر هذه الظاهرة بشكل خاص في الأنظمة التي تنقل الملاط عالي المحتوى من المواد الصلبة أو التي تعمل بسرعات تدفق عالية.

ثالثا. أنواع التآكل الموضعية الأخرى

بالإضافة إلى FAC والتآكل والتآكل، يمكن للخصائص الهندسية للتيارات رباعية الاتجاه أن تؤدي إلى أشكال أخرى من التآكل الموضعي في ظل ظروف وسائط محددة:

3.1 تآكل الشقوق

إذا كانت نقطة الإنطلاق رباعية الاتجاه تستخدم وصلات ملولبة أو وصلات ذات حواف، وتشكلت شقوق صغيرة يصعب تنظيفها عند جذور الخيوط، أو تحت الحشية، أو في منطقة اللحام، فقد يحدث تآكل الشقوق. داخل الشق المحصور، يتم تقييد تجديد السوائل، مما يؤدي إلى تغييرات موضعية في تدرجات تركيز الأكسجين، ومستويات الرقم الهيدروجيني، وتركيز أيون الكلوريد. وهذا يشكل خلية تآكل، مما يؤدي إلى الذوبان السريع للمعدن داخل الشق.

3.2 التآكل الناجم عن الاضطرابات

في حين أن الاضطراب غالبًا ما يمنع التآكل العام، فإنه في ظل التدفق عالي الاضطراب وعالي السرعة في الوسائط التي تحتوي على تركيزات عالية من أيونات الكلوريد (مثل مياه البحر)، يمكن أن يسبب الاضطراب تآكلًا موضعيًا على سطح المعدن، مما يؤدي إلى إنشاء بقع نشطة صغيرة. هذه البقع عرضة للتطور إلى نوى تآكل. بمجرد أن تتشكل الحفرة، تقوم آلية التحفيز الذاتي الخاصة بها بدفع التآكل إلى عمق المادة، مما يؤدي في النهاية إلى حدوث ثقب.