Minkä tyyppinen paikallinen korroosio on erityisen todennäköinen nelisuuntaisen liittimen nesteen poistumispisteessä

I. 4-Way Tee: Korkean riskin solmu putkistojärjestelmissä

The 4-suuntainen T-sovitus , joka toimii ydinkomponenttina lähentyville ja hajaantuville virtauksille monimutkaisissa nesteverkostoissa, on alttiina ainutlaatuiselle mekaanisen rasituksen, nestedynamiikan ja syövyttävien tekijöiden yhdistelmälle. Sen erilainen geometria tekee siitä korkean riskin solmun koko järjestelmässä.

Toisin kuin suorat putkiosat, 4-suuntaisen T-paidan sisäosaan liittyy voimakas risteys ja neljän virtauskanavan jyrkkä kääntyminen keskuskammiossa. Tämä erityinen sisäinen geometria, erityisesti haaratuloissa, joissa neste käy läpi terävän 90∘ suunnanmuutos aiheuttaa äkillisiä muutoksia nesteen nopeudessa ja paineessa. Näin ollen tämä geometria laukaisee tietyntyyppistä paikallista korroosiota. Näissä paikallisissa muodoissa korroosionopeus on huomattavasti korkeampi kuin yleinen korroosio, mikä johtaa helposti seinän läpimenemiseen ja katastrofaalisiin vaurioihin.

II. Paikallisen korroosion ensisijaiset tyypit virtauksen kääntövyöhykkeillä

4-Way Tee-liitosten virtauksen kääntövyöhykkeillä kaksi yleisintä ja tuhoisinta paikallisen korroosion tyyppiä ovat Flow Accelerated Corrosion (FAC) ja Eroosio-korroosio.

2.1 Flow Accelerated Corrosion (FAC)

2.1.1 FAC:n ammattimainen mekanismi

Virtauskiihdytetty korroosio, jota joskus historiallisesti mutta epätarkasti kutsutaan eroosiokorroosioksi, luokitellaan nykyään selkeästi nykyaikaisessa korroosiotieteessä. FAC kuvaa ensisijaisesti ilmiötä, jossa suojaava oksidikerros metallipinnalla (kuten magnetiitti Fe3O4 teräksellä) joko liukenee kemiallisesti tai poistetaan mekaanisesti kiihtyvällä nopeudella nesteen lisääntyneen nopeuden ja turbulenssin vuoksi, mikä kiihdyttää perusmetallin korroosiota.

FAC on seurausta sähkökemiallisen korroosion ja nestedynamiikan vuorovaikutuksesta. Sen perusperiaatteet ovat:

1. Massansiirtonopeuden säätö: Neutraaleissa tai heikosti emäksisissä vesiliuoksissa (esim. kattilan syöttövesi, kondensaatti) metallin korroosion nopeutta ohjataan usein liuenneen hapen tai hydratoituneiden ionien massansiirtonopeudella metallin pinnalle. Suuri turbulenssi 4-suuntaisen T-paidan kääntövyöhykkeen sisällä ohentaa merkittävästi pintadiffuusiokerrosta (Nernst Diffusion Layer).

2. Nopeutettu oksidikerroksen liukeneminen: Suurinopeuksinen ja erittäin pyörteinen virtaus, erityisesti vähän happipitoisessa tai hapettomassa erittäin puhtaassa vedessä, nopeuttaa suojaavan oksidikerroksen liukenemista bulkkinesteeseen liukoisina ioneina.

3. Alustan altistuminen: Kun suojakerros on poistettu, paljastettu perusmetalli syöpyy nopeasti ja muodostaa uuden oksidikerroksen. Tämä vasta muodostunut kerros liukenee tai poistuu kuitenkin nopeasti kiihtyneen virtauksen vaikutuksesta. Tämä muodostaa noidankehän, joka johtaa seinämien nopeaan ohenemiseen.

2.1.2 Miksi 4-suuntaiset T-paidat ovat FAC-hotspotteja

4-Way Tee:n kääntöalue on tyypillinen FAC-hotspot, koska:

• Suuri leikkausjännitys: Koska neste tekee a 90∘ käännös, erittäin suuret nesteleikkausjännitykset syntyvät mutkan sisäpuolelle (erityisesti haaran sisääntulojen reunoihin), jotka vaikuttavat suoraan oksidikerrokseen.

• Paikallinen korkea turbulenssi: Virtauksen erotus- ja kierrätysvyöhykkeiden muodostama korkean intensiteetin paikallinen turbulenssi parantaa merkittävästi massansiirtonopeuksia ja nopeuttaa oksidikerroksen liukenemista.

2.2 Eroosio-korroosio

2.2.1 Ammattimainen eroosio-korroosiomekanismi

Eroosio-korroosio viittaa erityisesti mekaanisen kulumisen ja kemiallisen korroosion synergistiseen vaikutukseen, kun väliaine sisältää kiinteitä hiukkasia (esim. hiekkaa, kuonaa, katalyyttijauheita). Hiukkaset iskevät metallipintaan suurella kineettisellä energialla.

• Mekaaninen eroosio: Kiinteät hiukkaset iskevät ja irrottavat tai rikkovat metallihilan aiheuttaen materiaalihäviöitä.

• Synergistinen vaikutus: Mekaaninen eroosio kiihdyttää korroosiota: hiukkasten iskut eivät ainoastaan ​​poista suojaavaa oksidikerrosta, vaan myös paljastavat tuoreen, aktiivisemman metallipinnan, mikä saa sähkökemiallisen korroosion nopeuden nousemaan pilviin. Samanaikaisesti korroosiotuotteiden löysä ja huokoinen luonne tekee niistä alttiimpia hiukkasten hankaamiselle ja poistamiselle, mikä nopeuttaa entisestään eroosioprosessia.

2.2.2 Eroosio-korroosiopisteet 4-suuntaisissa paidoissa

4-suuntaisessa teessä pahimmat eroosio-korroosioalueet ovat suorat törmäyskohdat käännöksen jälkeen ja virtauksen taipuman sisäinen mutka-alue. Käännöksen hitaudesta johtuen raskaat hiukkaset pyrkivät säilyttämään lineaarisen liikemääränsä ja iskevät kääntyvän haaran vastakkaiseen sisäseinään suuremmilla nopeuksilla ja kulmilla.

Tämä ilmiö on erityisen voimakas järjestelmissä, jotka kuljettavat runsaasti kiintoainepitoisuutta sisältäviä lietteitä tai toimivat suurilla virtausnopeuksilla.

III. Muut paikalliset korroosiotyypit

FAC:n ja eroosiokorroosion lisäksi 4-Way Teesin geometriset ominaisuudet voivat laukaista muita paikallisen korroosion muotoja tietyissä väliaineolosuhteissa:

3.1 Rakokorroosio

Jos 4-Way Tee käyttää kierreliitoksia tai laippaliitoksia ja kierteen juuriin, tiivisteen alle tai hitsausalueelle muodostuu pieniä, vaikeasti puhdistettavia rakoja, rakokorroosiota voi esiintyä. Suljetussa rakossa nesteen uusiutuminen on rajoitettua, mikä johtaa paikallisiin muutoksiin happipitoisuusgradienteissa, pH-tasoissa ja kloridi-ionipitoisuudessa. Tämä muodostaa korroosiosolun, mikä johtaa metallin nopeaan liukenemiseen rakossa.

3.2 Turbulenssin aiheuttama pistekorroosio

Vaikka turbulenssi estää usein yleistä korroosiota, turbulenssi voi aiheuttaa paikallista eroosiota metallin pinnalle, kun pyörteinen ja nopea virtaus väliaineissa, jotka sisältävät suuria pitoisuuksia kloridi-ioneja (kuten merivettä), aiheuttaa pieniä aktiivisia pisteitä. Nämä täplät ovat taipuvaisia ​​kehittymään pistekorroosioytimiksi. Kun kuoppa muodostuu, sen autokatalyyttinen mekanismi ajaa korroosion syvälle materiaaliin, mikä johtaa lopulta rei'itykseen.