Loại ăn mòn cục bộ nào đặc biệt có khả năng xảy ra tại điểm phân phối chất lỏng trong đầu nối bốn chiều

I. Tee 4 chiều: Nút có rủi ro cao trong hệ thống đường ống

các Lắp Tee 4 chiều , đóng vai trò là thành phần cốt lõi để hội tụ và phân kỳ dòng chảy trong mạng lưới chất lỏng phức tạp, chịu sự kết hợp độc đáo giữa ứng suất cơ học, động lực học chất lỏng và các yếu tố ăn mòn. Hình dạng khác biệt của nó khiến nó trở thành nút có rủi ro cao trong toàn bộ hệ thống.

Không giống như các đoạn ống thẳng, bên trong của Tee 4 chiều bao gồm sự giao nhau mạnh mẽ và sự chuyển hướng đột ngột của bốn kênh dòng chảy trong buồng trung tâm. Hình dạng bên trong cụ thể này, đặc biệt là tại các cửa vào nhánh nơi chất lỏng trải qua một lực tác động mạnh 90∘ đổi hướng, gây ra những thay đổi đột ngột về vận tốc và áp suất chất lỏng. Do đó, hình dạng này gây ra các loại ăn mòn cục bộ cụ thể. Các dạng cục bộ này có tốc độ ăn mòn cao hơn đáng kể so với ăn mòn thông thường, dễ dẫn đến thủng xuyên tường và hư hỏng nghiêm trọng.

II. Các dạng ăn mòn cục bộ cơ bản ở vùng chuyển dòng

Trong vùng chuyển dòng của phụ kiện Tee 4 chiều, hai trong số các loại ăn mòn cục bộ phổ biến và có sức tàn phá cao nhất là Ăn mòn gia tốc dòng chảy (FAC) và Ăn mòn-ăn mòn.

2.1 Ăn mòn gia tốc dòng chảy (FAC)

2.1.1 Cơ chế chuyên nghiệp của FAC

Ăn mòn gia tốc dòng chảy, đôi khi được gọi một cách lịch sử nhưng không chính xác là ăn mòn-xói mòn, hiện được phân loại rõ ràng trong khoa học ăn mòn hiện đại. FAC chủ yếu mô tả hiện tượng lớp oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại (chẳng hạn như magnetite Fe3O4 trên thép) được hòa tan về mặt hóa học hoặc được loại bỏ một cách cơ học với tốc độ nhanh hơn do vận tốc chất lỏng và sự nhiễu loạn tăng lên, do đó đẩy nhanh quá trình ăn mòn kim loại cơ bản.

FAC là kết quả của sự tương tác giữa ăn mòn điện hóa và động lực học chất lỏng. Nguyên tắc cốt lõi của nó là:

1. Kiểm soát tốc độ truyền khối: Trong dung dịch nước trung tính hoặc kiềm yếu (ví dụ: nước cấp nồi hơi, nước ngưng tụ), tốc độ ăn mòn kim loại thường được kiểm soát bởi tốc độ truyền khối của oxy hòa tan hoặc các ion hydrat hóa lên bề mặt kim loại. Sự nhiễu loạn cao trong vùng chuyển hướng của Tee 4 chiều làm mỏng đáng kể lớp khuếch tán bề mặt (Lớp khuếch tán Nernst).

2. Hòa tan lớp oxit tăng tốc: Dòng chảy hỗn loạn và tốc độ cao, đặc biệt là trong nước có độ tinh khiết cao có hàm lượng oxy thấp hoặc đã khử oxy, đẩy nhanh quá trình hòa tan lớp oxit bảo vệ vào chất lỏng khối dưới dạng các ion hòa tan.

3. Tiếp xúc với chất nền: Sau khi lớp bảo vệ được loại bỏ, kim loại cơ bản tiếp xúc sẽ bị ăn mòn nhanh chóng và tạo thành một lớp oxit mới. Tuy nhiên, lớp mới hình thành này nhanh chóng bị hòa tan hoặc bị loại bỏ bởi dòng chảy tăng tốc. Điều này tạo thành một vòng luẩn quẩn, dẫn đến tường mỏng đi nhanh chóng.

2.1.2 Tại sao Tee 4 chiều là điểm nóng của FAC

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

• Ứng suất cắt cao: Khi chất lỏng tạo ra 90∘ lần lượt, ứng suất cắt chất lỏng cực cao được tạo ra ở phía bên trong của chỗ uốn (đặc biệt là ở các cạnh của cửa vào nhánh), tấn công trực tiếp vào lớp oxit.

• Rối loạn cao cục bộ: Rối loạn cục bộ cường độ cao được hình thành bởi các vùng phân tách dòng chảy và tuần hoàn giúp tăng cường đáng kể tốc độ truyền khối, đẩy nhanh quá trình hòa tan của lớp oxit.

2.2 Xói mòn-Ăn mòn

2.2.1 Cơ chế xói mòn-ăn mòn chuyên nghiệp

Xói mòn-Ăn mòn đặc biệt đề cập đến tác động tổng hợp của mài mòn cơ học và ăn mòn hóa học khi môi trường chứa các hạt rắn (ví dụ: cát, xỉ, bột xúc tác). Các hạt tác động lên bề mặt kim loại với động năng cao.

• Xói mòn cơ học: Các hạt rắn tác động và làm bong tróc hoặc phá vỡ mạng lưới kim loại, gây tổn thất vật liệu.

• Tác dụng hiệp đồng: Xói mòn cơ học làm tăng tốc độ ăn mòn: các hạt tác động không chỉ loại bỏ lớp oxit bảo vệ mà còn làm lộ ra bề mặt kim loại mới, hoạt động mạnh hơn, khiến tốc độ ăn mòn điện hóa tăng vọt. Đồng thời, bản chất lỏng lẻo và xốp của các sản phẩm ăn mòn khiến chúng dễ bị các hạt rửa trôi và loại bỏ hơn, đẩy nhanh hơn nữa quá trình ăn mòn.

2.2.2 Điểm nóng ăn mòn-ăn mòn ở tee 4 chiều

Trong Tee 4 chiều, các khu vực bị ăn mòn-xói mòn nghiêm trọng nhất là các điểm tiếp xúc trực tiếp sau chỗ rẽ và vùng uốn cong bên trong của độ lệch dòng chảy. Do quán tính trong quá trình quay, các hạt nặng có xu hướng duy trì động lượng tuyến tính của chúng, tác động vào thành trong đối diện của nhánh quay với vận tốc và góc cao hơn.

Hiện tượng này đặc biệt rõ rệt trong các hệ thống vận chuyển bùn có hàm lượng chất rắn cao hoặc hoạt động ở vận tốc dòng chảy cao.

III. Các loại ăn mòn cục bộ khác

Ngoài FAC và ăn mòn-xói mòn, các đặc điểm hình học của Tee 4 chiều có thể gây ra các dạng ăn mòn cục bộ khác trong các điều kiện môi trường cụ thể:

3.1 Ăn mòn kẽ hở

Nếu Tee 4 chiều sử dụng kết nối ren hoặc khớp nối mặt bích và hình thành các kẽ hở nhỏ, khó làm sạch ở gốc ren, dưới miếng đệm hoặc trong vùng hàn thì có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn kẽ hở. Trong một kẽ hở hạn chế, việc thay mới chất lỏng bị hạn chế, dẫn đến những thay đổi cục bộ về gradient nồng độ oxy, độ pH và nồng độ ion clorua. Điều này tạo thành một tế bào ăn mòn, dẫn đến sự hòa tan nhanh chóng của kim loại trong kẽ hở.

3.2 Ăn mòn rỗ do nhiễu loạn

Trong khi nhiễu loạn thường ức chế sự ăn mòn nói chung, dưới dòng chảy hỗn loạn, tốc độ cao trong môi trường chứa nồng độ ion clorua cao (như nước biển), nhiễu loạn có thể gây xói mòn cục bộ trên bề mặt kim loại, tạo ra các điểm hoạt động nhỏ. Những vết này có xu hướng phát triển thành hạt nhân ăn mòn rỗ. Khi hố hình thành, cơ chế tự xúc tác của nó sẽ đẩy sự ăn mòn sâu vào vật liệu, cuối cùng dẫn đến thủng.