Hvilken type lokaliseret korrosion er særligt sandsynligt, at der opstår ved væskeafledningspunktet i en firevejskonnektor

I. 4-vejs Tee: En højrisikoknude i rørsystemer

Den 4-vejs tee fitting , der tjener som en kernekomponent til konvergerende og divergerende strømme i komplekse væskenetværk, er udsat for en unik kombination af mekanisk belastning, væskedynamik og korrosive faktorer. Dens distinkte geometri gør den til en højrisikoknude i hele systemet.

I modsætning til lige rørsektioner involverer det indre af en 4-vejs Tee det voldsomme kryds og skarpe drejninger af fire strømningskanaler i et centralt kammer. Denne specifikke indre geometri, især ved grenindløbene, hvor væsken gennemgår en skarp 90∘ ændring i retning, forårsager bratte ændringer i væskehastighed og tryk. Som følge heraf udløser denne geometri specifikke typer lokaliseret korrosion. Disse lokaliserede former udviser korrosionshastigheder, der er væsentligt højere end almindelig korrosion, hvilket let fører til perforering gennem væggen og katastrofale fejl.

II. Primære typer af lokaliseret korrosion ved flowdrejningszoner

I flow-drejningszonerne af 4-vejs T-beslag er to af de mest udbredte og destruktive typer lokaliseret korrosion Flow Accelerated Corrosion (FAC) og Erosion-Corrosion.

2.1 Flowaccelereret korrosion (FAC)

2.1.1 Professionel mekanisme for FAC

Flow-accelereret korrosion, nogle gange historisk, men unøjagtigt omtalt som erosion-korrosion, er nu tydeligt klassificeret i moderne korrosionsvidenskab. FAC beskriver primært det fænomen, hvor det beskyttende oxidlag på metaloverfladen (såsom magnetit) Fe3O4 på stål) enten opløses kemisk eller fjernes mekanisk med en accelereret hastighed på grund af øget væskehastighed og turbulens, hvorved korrosionen af basismetallet accelereres.

FAC er resultatet af interaktionen mellem elektrokemisk korrosion og væskedynamik. Dens kerneprincipper er:

1. Masseoverførselshastighedskontrol: I neutrale eller svagt alkaliske vandige opløsninger (f.eks. kedelfødevand, kondensat) styres metalkorrosionshastigheden ofte af masseoverførselshastigheden af opløst oxygen eller hydratiserede ioner til metaloverfladen. Den høje turbulens i vendezonen af ​​en 4-vejs Tee fortynder markant overfladediffusionslaget (Nernst Diffusion Layer).

2. Accelereret oxidlagsopløsning: Højhastigheds og højturbulent strømning, især i vand med lavt iltindhold eller deoxygeneret højrent vand, accelererer opløsningen af ​​det beskyttende oxidlag i bulkvæsken som opløselige ioner.

3. Underlagseksponering: Når det beskyttende lag er fjernet, korroderer det blotlagte uædle metal hurtigt og danner et nyt oxidlag. Imidlertid opløses eller fjernes dette nydannede lag hurtigt af den accelererede strømning. Dette danner en ond cirkel, der fører til hurtig vægudtynding.

2.1.2 Hvorfor 4-Way Tees er FAC Hotspots

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

• Høj forskydningsspænding: Da væsken laver en 90∘ drejning genereres ekstremt høje væskeforskydningsspændinger på indersiden af bøjningen (især ved kanterne af grenindløbene), som direkte angriber oxidlaget.

• Lokaliseret høj turbulens: Lokaliseret turbulens med høj intensitet dannet af strømningsseparation og recirkulationszoner øger masseoverførselshastighederne betydeligt, hvilket accelererer opløsningen af ​​oxidlaget.

2.2 Erosion-korrosion

2.2.1 Professionel mekanisme for erosion-korrosion

Erosion-korrosion refererer specifikt til den synergistiske virkning af mekanisk slid og kemisk korrosion, når mediet indeholder faste partikler (f.eks. sand, slagger, katalysatorpulvere). Partiklerne påvirker metaloverfladen med høj kinetisk energi.

• Mekanisk erosion: Faste partikler støder og fjerner eller ødelægger metalgitteret, hvilket forårsager materialetab.

• Synergistisk effekt: Mekanisk erosion accelererer korrosion: partikelpåvirkningerne fjerner ikke kun det beskyttende oxidlag, men blotlægger også en frisk, mere aktiv metaloverflade, hvilket får den elektrokemiske korrosionshastighed til at skyde i vejret. Samtidig gør den løse og porøse karakter af korrosionsprodukter dem mere modtagelige for skuring og fjernelse af partiklerne, hvilket yderligere accelererer erosionsprocessen.

2.2.2 Erosion-korrosions-hotspots i 4-vejs tees

I en 4-vejs Tee er de mest alvorlige områder for erosion-korrosion de direkte stødpunkter efter drejningen og det indre bøjningsområde af strømningsafbøjningen. På grund af inerti under vendingen har tunge partikler en tendens til at bevare deres lineære momentum, hvilket påvirker den modsatte indervæg af vendegrenen med højere hastigheder og vinkler.

Dette fænomen er især udtalt i systemer, der transporterer slam med højt faststofindhold eller arbejder ved høje strømningshastigheder.

III. Andre lokaliserede korrosionstyper

Ud over FAC og erosionskorrosion kan de geometriske karakteristika af 4-Way Tees udløse andre former for lokaliseret korrosion under specifikke medieforhold:

3.1 Spaltekorrosion

Hvis 4-vejs T-stykket anvender gevindforbindelser eller flangesamlinger, og der dannes små, svære at rengøre sprækker ved gevindrødderne, under pakningen eller i svejsezonen, kan der opstå sprækkekorrosion. Inden for en afgrænset spalte er væskefornyelsen begrænset, hvilket fører til lokale ændringer i iltkoncentrationsgradienter, pH-niveauer og chloridionkoncentration. Dette danner en korrosionscelle, hvilket resulterer i den hurtige opløsning af metallet i sprækken.

3.2 Turbulens-induceret grubetæring

Mens turbulens ofte hæmmer generel korrosion, kan turbulens forårsage lokal erosion på metaloverfladen, hvilket skaber små aktive pletter under højturbulent, højhastighedsstrøm i medier, der indeholder høje koncentrationer af chloridioner (såsom havvand). Disse pletter er tilbøjelige til at udvikle sig til pitting-korrosionskerner. Når først en pit er dannet, driver dens autokatalytiske mekanisme korrosionen dybt ind i materialet, hvilket til sidst fører til perforering.