التآكل هو أحد أهم العناصر التي تسببصمامالضرر. لذلك، فيصمامالحماية، ومقاومة الصمام للتآكل هي مسألة مهمة يجب مراعاتها.
صمامشكل التآكل
يحدث تآكل المعادن بشكل أساسي بسبب التآكل الكيميائي والتآكل الكهروكيميائي، بينما يحدث تآكل المواد غير المعدنية بشكل عام بسبب التأثيرات الكيميائية والفيزيائية المباشرة.
1. التآكل الكيميائي
في حالة عدم توليد أي تيار، يتفاعل الوسط المحيط مباشرة مع المعدن ويدمره، مثل تآكل المعدن بواسطة الغاز الجاف عالي الحرارة والمحلول غير الكهربائي.
2. التآكل الجلفاني
يصبح المعدن على اتصال بالإلكتروليت، مما يؤدي إلى تدفق الإلكترونات، مما يتسبب في إتلافه بفعل كهروكيميائي، وهو الشكل الرئيسي للتآكل.
التآكل الكهروكيميائي الشائع في محاليل الملح الحمضية والقاعدية، والتآكل الجوي، وتآكل التربة، وتآكل مياه البحر، والتآكل الميكروبي، وتآكل الحفر، وتآكل الشقوق في الفولاذ المقاوم للصدأ، وغيرها. لا يقتصر التآكل الكهروكيميائي على حدوثه بين مادتين كيميائيتين، بل يُنتج أيضًا فروقًا في الجهد بسبب اختلاف تركيز المحلول، واختلاف تركيز الأكسجين المحيط، والاختلاف الطفيف في بنية المادة، وغيرها، ويكتسب قوة تآكل، مما يؤدي إلى فقدان المعدن ذي الجهد المنخفض وموقع صفيحة الشمس الجافة.
معدل تآكل الصمام
يمكن تقسيم معدل التآكل إلى ستة درجات:
(1) مقاومة للتآكل تمامًا: معدل التآكل أقل من 0.001 مم / سنة
(2) مقاومة للتآكل بشكل كبير: معدل التآكل 0.001 إلى 0.01 مم / سنة
(3) مقاومة التآكل: معدل التآكل 0.01 إلى 0.1 مم/سنة
(4) لا يزال مقاومًا للتآكل: معدل التآكل 0.1 إلى 1.0 مم / سنة
(5) مقاومة ضعيفة للتآكل: معدل التآكل 1.0 إلى 10 مم / سنة
(6) غير مقاوم للتآكل: معدل التآكل أكبر من 10 مم / سنة
تسعة تدابير لمكافحة التآكل
1. اختر المواد المقاومة للتآكل وفقًا للوسط المسبب للتآكل
في الإنتاج الفعلي، يكون تآكل الوسط معقدًا للغاية، حتى مع تشابه مادة الصمام المستخدمة في الوسط نفسه، فإن تركيز الوسط ودرجة حرارته وضغطه يختلفان، وبالتالي فإن تآكل الوسط بالمادة ليس متساويًا. مع كل زيادة في درجة حرارة الوسط بمقدار 10 درجات مئوية، يزداد معدل التآكل بمقدار 1 إلى 3 مرات تقريبًا.
للتركيز المتوسط تأثير كبير على تآكل مادة الصمام، فمثلاً، إذا كان تركيز الرصاص في حمض الكبريتيك منخفضاً، فإن التآكل يكون صغيراً جداً، وعندما يتجاوز التركيز 96%، يزداد التآكل بشكل حاد. أما الفولاذ الكربوني، فيعاني من أخطر التآكل عندما يكون تركيز حمض الكبريتيك حوالي 50%، وعندما يزيد عن 60%، ينخفض التآكل بشكل حاد. على سبيل المثال، يكون الألومنيوم شديد التآكل في حمض النيتريك المركز بتركيز يزيد عن 80%، ولكنه شديد التآكل في التركيزات المتوسطة والمنخفضة من حمض النيتريك، والفولاذ المقاوم للصدأ مقاوم جداً لحمض النيتريك المخفف، ولكنه يزداد سوءاً في تركيز يزيد عن 95% من حمض النيتريك المركز.
ومن الأمثلة المذكورة أعلاه، يمكن ملاحظة أن الاختيار الصحيح لمواد الصمام يجب أن يعتمد على الموقف المحدد، وتحليل العوامل المختلفة التي تؤثر على التآكل، واختيار المواد وفقًا لدليل مكافحة التآكل ذي الصلة.
2. استخدم مواد غير معدنية
تتميز الصمامات بمقاومة ممتازة للتآكل، وطالما أن درجة حرارة وضغط الصمامات تلبي متطلبات المواد غير المعدنية، فإنها لا تحل مشكلة التآكل فحسب، بل توفر أيضًا المعادن الثمينة. صُنع جسم الصمام، وغطاء المحرك، والبطانة، وسطح الختم، وغيرها من المواد غير المعدنية الشائعة الاستخدام.
تُستخدم مواد بلاستيكية مثل PTFE والبولي إيثر المكلور، بالإضافة إلى المطاط الطبيعي والنيوبرين والنتريل وأنواع أخرى من المطاط، في تبطين الصمامات. أما غطاء الصمام الرئيسي، فهو مصنوع من الحديد الزهر والفولاذ الكربوني، مما يضمن متانة الصمام وحمايته من التآكل.
في الوقت الحاضر، يزداد استخدام البلاستيك، مثل النايلون ومادة PTFE، بالإضافة إلى المطاط الطبيعي والمطاط الصناعي، في صناعة أسطح وحلقات مانعة للتسرب متنوعة، تُستخدم في مختلف الصمامات. تتميز هذه المواد غير المعدنية المستخدمة كأسطح مانعة للتسرب بمقاومة جيدة للتآكل، بالإضافة إلى أداء مانع للتسرب ممتاز، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للاستخدام في الوسائط التي تحتوي على جزيئات. إلا أنها أقل متانة ومقاومة للحرارة، ونطاق تطبيقاتها محدود.
3. معالجة سطح المعدن
(1) وصلة الصمام: عادةً ما تُعالَج وصلة الصمام بالجلفنة، والطلاء بالكروم، والأكسدة (الأزرق) لتحسين مقاومتها للتآكل الجوي والوسطي. بالإضافة إلى الطرق المذكورة أعلاه، تُعالَج مثبتات أخرى بمعالجات سطحية، مثل الفوسفات، حسب الحاجة.
(2) إغلاق الأسطح والأجزاء المغلقة ذات القطر الصغير: يتم استخدام عمليات السطح مثل النترتة والبورون لتحسين مقاومتها للتآكل ومقاومة التآكل.
(3) مقاومة التآكل للجذع: يتم استخدام النترتة، والبورون، والطلاء بالكروم، والطلاء بالنيكل وعمليات معالجة السطح الأخرى على نطاق واسع لتحسين مقاومتها للتآكل، ومقاومة التآكل ومقاومة التآكل.
يجب أن تكون معالجات السطح المختلفة مناسبة لمواد الجذع المختلفة وبيئات العمل، في الغلاف الجوي، يمكن استخدام طلاء الكروم الصلب، عملية النترتة بالغاز (لا ينبغي أن يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ عملية النترتة الأيونية): في البيئة الجوية كبريتيد الهيدروجين باستخدام طلاء النيكل عالي الفوسفور بالكهرباء له أداء وقائي أفضل؛ يمكن أن يكون 38CrMOAIA أيضًا مقاومًا للتآكل بواسطة النترتة الأيونية والغازية، ولكن طلاء الكروم الصلب غير مناسب للاستخدام؛ يمكن أن يقاوم 2Cr13 تآكل الأمونيا بعد الإخماد والتصلب، ويمكن للفولاذ الكربوني باستخدام النترتة بالغاز أيضًا مقاومة تآكل الأمونيا، في حين أن جميع طبقات طلاء النيكل والفوسفور ليست مقاومة لتآكل الأمونيا، ومادة النترتة بالغاز 38CrMOAIA لديها مقاومة ممتازة للتآكل وأداء شامل، وهي تستخدم في الغالب لصنع سيقان الصمامات.
(4) جسم الصمام ذو العيار الصغير وعجلة اليد: غالبًا ما يتم طلاءه بالكروم لتحسين مقاومته للتآكل وتزيين الصمام.
4. الرش الحراري
الرش الحراري هو طريقة تحضير طلاءات، وقد أصبح من التقنيات الحديثة لحماية أسطح المواد. وهو طريقة لتقوية الأسطح باستخدام مصادر حرارية عالية الطاقة (مثل لهب احتراق الغاز، القوس الكهربائي، قوس البلازما، التسخين الكهربائي، انفجار الغاز، إلخ) لتسخين وصهر المواد المعدنية أو غير المعدنية، ثم رشها على السطح الأساسي المُعالج مسبقًا بطريقة التذرية لتكوين طلاء رش، أو تسخين السطح الأساسي في الوقت نفسه، بحيث يذوب الطلاء مرة أخرى على سطح المادة الأساسية لتشكيل عملية تقوية سطحية لطبقة لحام الرش.
يمكن طلاء معظم المعادن وسبائكها، وسيراميك أكسيد المعادن، ومركبات السيراميك المعدني، ومركبات المعادن الصلبة على ركائز معدنية أو غير معدنية بطريقة أو أكثر من طرق الرش الحراري، مما يُحسّن مقاومة السطح للتآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية، وغيرها من الخصائص، ويطيل عمر الخدمة. يتميز الرش الحراري بطبقة وظيفية خاصة، مع عزل حراري، وعزل (أو كهرباء غير طبيعية)، وختم قابل للطحن، وتزييت ذاتي، وإشعاع حراري، ودرع كهرومغناطيسي، وغيرها من الخصائص الخاصة، مما يُمكّن من إصلاح الأجزاء.
5. رذاذ الطلاء
الطلاء وسيلة شائعة الاستخدام لمكافحة التآكل، وهو مادة أساسية مضادة للتآكل وعلامة مميزة على منتجات الصمامات. الطلاء مادة غير معدنية، تُصنع عادةً من الراتنج الصناعي، أو معجون المطاط، أو الزيت النباتي، أو المذيبات، وغيرها، لتغطية سطح المعدن، وعزل الوسط والجو، وتحقيق مقاومة التآكل.
تُستخدم الطلاءات بشكل رئيسي في الماء، والمياه المالحة، ومياه البحر، والأجواء، وغيرها من البيئات غير المسببة للتآكل. غالبًا ما يُطلى التجويف الداخلي للصمام بطلاء مضاد للتآكل لمنع تآكل الصمام بفعل الماء والهواء والوسائط الأخرى.
6. إضافة مثبطات التآكل
آلية عمل مثبطات التآكل هي تعزيز استقطاب البطارية. تُستخدم مثبطات التآكل بشكل رئيسي في الوسائط والحشوات. إضافة مثبطات التآكل إلى الوسط تُبطئ تآكل المعدات والصمامات، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الكروم والنيكل في حمض الكبريتيك الخالي من الأكسجين، والذي يتمتع بنطاق ذوبان واسع، مما يؤدي إلى حرق الجثث. يُعد التآكل أكثر خطورة، ولكن إضافة كمية صغيرة من كبريتات النحاس أو حمض النيتريك ومؤكسدات أخرى قد تُسبب تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يُشكل طبقة واقية على سطحه لمنع تآكل الوسط. في حمض الهيدروكلوريك، يمكن تقليل تآكل التيتانيوم بإضافة كمية صغيرة من المؤكسد.
غالبًا ما يتم استخدام اختبار ضغط الصمام كوسيلة لاختبار الضغط، مما يؤدي بسهولة إلى التسبب في تآكل الصمام.صماموإضافة كمية صغيرة من نتريت الصوديوم إلى الماء يمكن أن تمنع تآكل الصمام بالماء. تحتوي حشوة الأسبستوس على الكلوريد، مما يؤدي إلى تآكل ساق الصمام بشكل كبير، ويمكن تقليل محتوى الكلوريد باستخدام طريقة الغسيل بالبخار، ولكن هذه الطريقة صعبة التنفيذ، ولا يمكن تعميمها على نطاق واسع، وهي مناسبة فقط للاحتياجات الخاصة.
من أجل حماية ساق الصمام ومنع تآكل حشوة الأسبستوس، في حشوة الأسبستوس، يتم طلاء مثبط التآكل والمعادن القربانية على ساق الصمام، ويتكون مثبط التآكل من نتريت الصوديوم وكرومات الصوديوم، والتي يمكن أن تولد فيلم التخميل على سطح ساق الصمام وتحسين مقاومة التآكل لجذع الصمام، ويمكن للمذيب أن يجعل مثبط التآكل يذوب ببطء ويلعب دورًا تشحيمًا؛ في الواقع، الزنك هو أيضًا مثبط للتآكل، والذي يمكن أن يتحد أولاً مع الكلوريد في الأسبستوس، بحيث يتم تقليل فرصة اتصال الكلوريد والمعادن الجذع بشكل كبير، وذلك لتحقيق الغرض من مكافحة التآكل.
7. الحماية الكهروكيميائية
هناك نوعان من الحماية الكهروكيميائية: الحماية الأنودية والحماية الكاثودية. عند استخدام الزنك لحماية الحديد، يتآكل الزنك، ويُسمى معدنًا مُضحّيًا. في الإنتاج، يقل استخدام حماية الأنود، بينما يزداد استخدام الحماية الكاثودية. تُستخدم هذه الطريقة في الصمامات الكبيرة والهامة، وهي طريقة اقتصادية وبسيطة وفعالة، ويُضاف الزنك إلى حشوة الأسبستوس لحماية ساق الصمام.
8. السيطرة على البيئة المسببة للتآكل
البيئة المزعومة لها نوعان من المعنى الواسع والمعنى الضيق، يشير المعنى الواسع للبيئة إلى البيئة المحيطة بمكان تركيب الصمام ووسط الدورة الداخلية، ويشير المعنى الضيق للبيئة إلى الظروف المحيطة بمكان تركيب الصمام.
معظم البيئات غير قابلة للتحكم، ولا يمكن تغيير عمليات الإنتاج عشوائيًا. فقط في حالة عدم وجود أي ضرر للمنتج والعملية، يمكن اتباع أساليب للتحكم في البيئة، مثل إزالة الأكسجين من مياه الغلايات، وإضافة القلويات في عملية تكرير النفط لضبط قيمة الرقم الهيدروجيني (PH)، وغيرها. ومن هذا المنطلق، تُعدّ إضافة مثبطات التآكل والحماية الكهروكيميائية المذكورة أعلاه وسيلةً للتحكم في البيئة المسببة للتآكل.
الغلاف الجوي مليء بالغبار وبخار الماء والدخان، وخاصةً في بيئة الإنتاج، مثل دخان المحلول الملحي والغازات السامة والمساحيق الدقيقة المنبعثة من المعدات، مما يُسبب درجات متفاوتة من التآكل للصمام. يجب على المُشغّل تنظيف الصمام وتطهيره بانتظام وإعادة تزويده بالوقود وفقًا لأحكام إجراءات التشغيل، وهو إجراء فعال للحد من التآكل البيئي. يُعد تركيب غطاء واقٍ على ساق الصمام، ووضع بئر تأريض على الصمام، ورش الطلاء على سطح الصمام، كلها طرق لمنع المواد المسببة للتآكل من التآكل.صمام.
إن ارتفاع درجة حرارة المحيط وتلوث الهواء، وخاصة بالنسبة للمعدات والصمامات في البيئة المغلقة، من شأنه أن يؤدي إلى تسريع تآكلها، ويجب استخدام ورش العمل المفتوحة أو تدابير التهوية والتبريد قدر الإمكان لإبطاء التآكل البيئي.
9. تحسين تكنولوجيا المعالجة وهيكل الصمام
الحماية من التآكلصمامهذه مشكلةٌ أُخذت في الاعتبار منذ بداية التصميم، ومنتج الصمام ذو التصميم الهيكلي المعقول وطريقة التصنيع الصحيحة سيكون له بلا شك تأثيرٌ إيجابيٌّ في إبطاء تآكل الصمام. لذلك، ينبغي على قسم التصميم والتصنيع تحسين الأجزاء غير المناسبة في التصميم الهيكلي، أو غير الصحيحة في طرق التصنيع، والتي يسهل تآكلها، وذلك لتكييفها مع متطلبات ظروف العمل المختلفة.
وقت النشر: ٢٢ يناير ٢٠٢٥
