Kema korpuslari, dengiz platformalari va dengiz suvi olish inshootlari- kabi katodli himoya tizimlari faol boʻlgan muhitda elektr isitgichlarni oʻrnatayotgan dengiz va dengiz muhandislari uchun -koʻpincha eʼtibordan chetda qoladigan-buzilish mexanizmi 316 zanglamaydigan poʻlatdan yasalgan qobiqning vodorod moʻrtlashishi hisoblanadi. Katodik himoya tizimlari, qurbonlik anodlari yoki ta'sirlangan oqim, himoya reaktsiyasining yon mahsuloti sifatida metall yuzasida atom vodorodini hosil qiladi. Ushbu vodorod 316 panjara ichiga tarqalib, don chegaralari va qo'shimchalarida to'planishi mumkin, bu erda egiluvchanlikni pasaytiradi va valentlik stressi ostida yorilishga yordam beradi. Qopqoqning devor qalinligi vodorod kontsentratsiyasi gradientini ham, vodorodning ichki sirtga kirib borishi uchun zarur bo'lgan vaqtni ham aniqlaydi. Ushbu maqola 316 g'ilof devorining qalinligi va vodorodning mo'rtlashuv xavfi o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlaydi, katodik himoyalangan dengiz muhitida ishlaydigan isitgichlarni tanlash bo'yicha ko'rsatmalar beradi.
316 zanglamaydigan po'latdan vodorodga kirish va mo'rtlashuv mexanizmi
Katodik himoya tizimi 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan sirtni atrof-muhitga nisbatan salbiy potentsialga polarizatsiya qilganda, suvni kamaytirish atom vodorodini hosil qiladi: H₂O + e⁻ → H + OH⁻. Bu atom vodorod molekulyar vodorod gazini hosil qilish uchun qayta birlashishi yoki metall yuzasiga adsorbsiyalanishi va panjara ichiga tarqalishi mumkin. Ostenitik zanglamaydigan po'latdagi vodorodning tarqalish tezligi ferritli po'latlarga nisbatan nisbatan sekin{5}}xona haroratida 10⁻¹² dan 10⁻¹⁴ m²/s gacha-, lekin isitgichning ishlashiga xos bo'lgan yuqori haroratlarda sezilarli bo'ladi. Panjara ichiga kirib, vodorod atomlari yuqori uch eksenli kuchlanish zonalariga, masalan, o'sib borayotgan charchoq yorig'ining yoriq uchi yoki chuqur ostidagi valentlik mintaqasiga bo'linadi. Ushbu joylarda vodorod metall bog'lanishlarining mustahkamligini pasaytiradi va materialning normal oqish kuchidan ancha past kuchlanishlarda mo'rt sinishni rag'batlantiradi. 316 zanglamaydigan po'lat uchun vodorodning mo'rtlashishi 20 darajadan 100 darajagacha bo'lgan haroratlarda eng og'ir bo'lib, eng yuqori sezuvchanlik 50-80 daraja atrofida bo'ladi. 150 darajadan yuqori haroratlarda vodorod tutqichlardan qochish uchun etarlicha harakatchan bo'lib, mo'rtlashish xavfini kamaytiradi. Yuqori sirt haroratida ishlaydigan isitgich qoplamalari uchun metall harorati taxminan 120 darajadan oshsa, xavf o'z-o'zidan cheklanishi mumkin-.
Qanday qilib devor qalinligi vodorod konsentratsiyasini va mo'rtlashish xavfini o'zgartiradi
Vodorodning g'ilofga oqimi tashqi yuzadagi vodorod konsentratsiyasi bilan boshqariladi, bu katodik himoya potentsiali va atrof-muhit sharoitlari bilan belgilanadi. Berilgan vodorod yuzasi konsentratsiyasi uchun devor qalinligining oshishi bilan-qoplamaning ichki yuzasida barqaror holatdagi vodorod konsentratsiyasi eksponent ravishda kamayadi. Vodorod konsentratsiyasining profili Fikning diffuziyaning ikkinchi qonuniga amal qiladi. 1,0 mm dan past boʻlgan yupqa{4}}devorli qobiq uchun vodorod butun devor qalinligi boʻylab bir necha haftadan bir necha oygacha tarqalib, MgO izolatsiyasi va qarshilik simi joylashgan ichki yuzaga yetib borishi mumkin. Ichki yuzada vodorod siqilgan MgO va termal kengayishdan kelib chiqadigan -agar kuchlanish kuchlanishlari mavjud bo'lsa, mo'rtlashuv yorilishiga olib kelishi mumkin. 1,8 mm dan yuqori qalin{9}}devorli g'ilof uchun ichki yuzadagi vodorod konsentratsiyasi yillar davomida nolga yaqin qoladi, chunki diffuziya vaqti qalinligi kvadratiga qarab o'zgaradi. Devor qalinligini 1,0 mm dan 2,0 mm gacha ikki baravar oshirish vodorodning ichki yuzasiga etib borishi uchun zarur bo'lgan vaqtni to'rt baravar oshiradi. 316 ta membranada vodorod o‘tkazuvchanligining eksperimental o‘lchovlari shuni ko‘rsatadiki, 60 gradusda katodik qutblanish bilan - 1,0 V va Ag/AgCl ga nisbatan 1,0 mm devor taxminan 90 kundan keyin barqaror holatdagi ichki sirt konsentratsiyasining 50% ga etadi. 1,6 mm devorga 230 kun kerak bo'ladi. 2,0 mm devorga 360 kun kerak bo'ladi. 2,5 mm devorga 560 kundan ortiq vaqt kerak bo'ladi. Qalinroq devorlar vodorodning kelishida sezilarli kechikishni ta'minlaydi, bu esa isitgichning mo'rtlashuv sharoitlari paydo bo'lgunga qadar uzoq vaqt ishlashiga imkon beradi.
Vodorodning mo'rtlashishiga qarshilik uchun pol devor qalinligi
Diffuziya hisob-kitoblari va katodik himoyalangan dengiz tuzilmalarining dala tajribasiga asoslanib, katod himoyasi faol bo'lgan muhitda ishlaydigan isitgichlar uchun kamida 1,6 mm devor qalinligi 316 g'ilof tavsiya etiladi. 1,6 mm dan past bo'lgan vodorod odatda dengiz haroratida bir yil ichida ichki sirtga etib boradi, bu esa tebranish natijasida cho'zilishning qoldiq kuchlanishlari mavjud bo'lgan ichki devorda mo'rtlashuv yorilishi xavfini keltirib chiqaradi. 2,0 mm dan yuqori bo'lsa, diffuziya kechikishi ikki yildan ortiq davom etadi va bu katta xavfsizlik chegarasini ta'minlaydi. Shu bilan birga, qalin devorlarning termal jazosi-yuqoriroq sirt harorati va issiqlik o'tkazuvchanligining pasayishi- kerak. Katodik himoya mavjud bo'lgan, lekin isitgich vaqti-vaqti bilan yoki 120 darajadan yuqori sirt haroratida ishlaydigan ilovalar uchun yupqaroq devorlar qabul qilinishi mumkin, chunki yuqori harorat vodorod tarqalishini oshiradi, lekin ayni paytda mo'rtlashishga moyilligini kamaytiradi. Quyidagi jadval katodik himoya turiga, ish haroratiga va kutilayotgan xizmat muddatiga asoslangan devor qalinligi bo'yicha tavsiyalar beradi.
| Katodik himoya turi | Qopqoqning ishlash harorati | Tavsiya etilgan minimal devor qalinligi 316 | Tavsiya etilgan maksimal devor qalinligi 316 | Vodorodning mo'rtlashuv xavfi |
|---|---|---|---|---|
| Qurbonlik anodlari (sink yoki alyuminiy) | 60 darajadan past | 1,6 mm | 2,5 mm | Qalin devorlar bilan past; balandligi 1,2 mm dan past |
| Qurbonlik anodlari (sink yoki alyuminiy) | 60-100 daraja | 1,4 mm | 2,0 mm | O'rtacha; yorilish uchun monitor |
| Qurbonlik anodlari (sink yoki alyuminiy) | 100 darajadan yuqori | 1,2 mm | 1,8 mm | Haroratning desorbsiyasi tufayli past |
| Ta'sirlangan oqim (yuqori potentsial) | 60 darajadan past | 2,0 mm | 2,5 mm | Yuqori xavf; qotishma yangilash tavsiya etiladi |
| Ta'sirlangan oqim (yuqori potentsial) | 60-100 daraja | 1,8 mm | 2,5 mm | Qalin devorlar bilan o'rtacha |
| Ta'sirlangan oqim (yuqori potentsial) | 100 darajadan yuqori | 1,6 mm | 2,0 mm | O'rtacha; tez-tez tekshirish talab etiladi |
| Katodik himoya yo'q | Har qanday harorat | 0,8 mm | 2,5 mm | Vodorodning mo'rtlashishi xavfi yo'q |
-1,0 V ga nisbatan Ag/AgCl dan ko'proq salbiy potentsiallarda ishlaydigan ta'sirlangan oqim katodli himoya tizimlari uchun vodorod hosil bo'lish tezligi sezilarli. Bunday muhitda devor qalinligidan qat'i nazar, odatda 316 zanglamaydigan po'latdan foydalanish tavsiya etilmaydi. Vodorod diffuziyasi pastroq va mo'rtlashuvga nisbatan yuqori qarshilikka ega qotishmalar, masalan, qotishma 625 yoki titan, ko'rsatilishi kerak. Titan, xususan, vodorodning keyingi kirishini to'sib qo'yadigan, o'z-o'zidan himoya qilishni ta'minlaydigan gidrid qatlamini hosil qiladi.
Vodorodning mo'rtlashuv xavfini kamaytirish uchun dizayn o'zgarishlari
Agar 316 g'ilofni katodik himoyalangan dengiz muhitida ishlatish kerak bo'lsa va issiqlik cheklovlari tufayli devor qalinligi 1,6 mm dan oshmasa, uchta dizayn modifikatsiyasi vodorodning mo'rtlashishi xavfini kamaytirishi mumkin. Birinchisi, g'ilofning tashqi yuzasiga to'siq qoplamasini qo'llashdir. Epoksi, poliuretan yoki ftorpolimerning zich, nuqsonsiz-qoplamasi vodorodga kirishni 10 dan 100 barobarga qisqartirishi mumkin, bu esa devor ancha qalinroq bo'lganidek tarqalish vaqtini samarali oshiradi. Qoplama teshiklari-bo'lmasligi va dengiz biofoulingiga chidamli bo'lishi kerak. Ikkinchi modifikatsiya - iloji bo'lsa, isitgichni 120 darajadan yuqori sirt haroratida ishlatishdir. Bunday haroratlarda vodorod ushlash joylaridan tez desorbsiyalanadi va mo'rtlashishga moyillik keskin kamayadi. Har kuni yuqori haroratga aylanadigan isitgich hech qachon yorilish uchun etarli vodorod to'plamasligi mumkin. Uchinchi modifikatsiya - isitgichni katodik himoyalangan strukturadan elektr izolyatsiya qilish. Metall bo'lmagan o'rnatish gardishlari yoki izolyatsion qistirmalardan foydalanish-katod himoya potentsialining g'ilofga qo'llanilishini oldini oladi. Isitgich hali ham galvanik ta'sirlardan vodorod hosil bo'lishini boshdan kechirishi mumkin, ammo harakatlantiruvchi kuch ancha past. Ta'sirchan oqim katodik himoyasi mavjud bo'lgan har qanday dastur uchun 316 ta g'ilofni belgilashdan oldin muhandislar korroziya bo'yicha mutaxassislar bilan maslahatlashishlari kerak. Bosimli tizimlarda-oldingi minimal deformatsiya bilan to'satdan mo'rt yorilish-vodorod mo'rtlashuvining buzilishining oqibatlari halokatli bo'lishi mumkin. Muhim ilovalar uchun vodorodga chidamli qotishma-qo'shimcha narxi oqilona sarmoya hisoblanadi.
