Oksijen Emilimi ve Hidrojen Evrimi Korozyonu: Temel Farklılıklar

Sulu korozyon, endüstriyel uygulamalarda metal bozunmasının en yaygın ve ekonomik olarak yıkıcı şeklidir., deniz, altyapı, ve kimyasal işleme alanları.

Tüm ıslak elektrokimyasal korozyon işlemleri, eşleştirilmiş anodik metal oksidasyonuna ve katodik indirgeme reaksiyonlarına dayanır..

Farklı katodik depolarizasyon mekanizmalarına dayanmaktadır, sulu metal korozyonu kesinlikle iki çekirdek tipine ayrılır: hidrojen evrimi korozyonu (YÖK) Ve oksijen emilimi korozyonu (OAC).

Bu iki korozyon modu neredeyse tüm sıvı fazlı metal arıza senaryolarını yönetir, yine de elektrokimyasal prensiplerde büyük farklılıklar gösterirler, çevresel tetikleyiciler, reaksiyon kinetiği, morfolojik özellikler, ve kontrol stratejileri.

Baskın korozyon mekanizmasının yanlış değerlendirilmesi, etkisiz korozyon önleyici tasarımın önde gelen nedenidir, Erken ekipman arızası, ve artan bakım maliyetleri.

1. Oksijen Emme Korozyonu Nedir??

Oksijen emme korozyonu, daha doğrusu denir oksijen azaltma korozyonu, sulu ortamlarda karbon çeliğini ve diğer metalleri etkileyen en yaygın elektrokimyasal korozyon mekanizmalarından biridir..

Özellikle nötr ve hafif alkali sularda yaygındır., çözünmüş oksijenin metal çözünmesini sürdüren ana katodik reaktan olarak görev yaptığı yer.

Mekanizmanın gözden kaçırılması kolaydır çünkü başlangıçta hızlı veya dramatik bir hasara neden olması gerekmez.. Yerine, korozyon nispeten yavaş fakat sürekli olarak ilerleyebilir.

Aylar veya yıllar boyunca, bu kademeli metal kaybı duvar kalınlığını azaltabilir, korozyon ürünleri oluşturmak, yerel saldırıyı başlat, ve sonunda sızıntıya veya delinmeye yol açar.

Basit bir mühendislik yorumu:

Su elektroliti sağlar, çözünmüş oksijen katodik reaksiyonu sürdürür, ve metal anodik çözünme yoluyla elektronları sağlar.

Bu nedenle oksijen korozyonu, suyun tekrar tekrar havaya maruz kaldığı veya sürekli olarak sirküle edildiği sistemlerde özellikle önemlidir..

Tipik endüstriyel ortamlar arasında merkezi klima, soğutulmuş su sistemleri bulunur, endüstriyel soğutma suyu döngüleri, Soğutma Kuleleri, belediye ve bina su boru hatları, tanklar, ısı değiştiriciler, ve çeşitli su arıtma sistemleri.

Nötr ve zayıf alkali su klasik ortam olmasına rağmen, oksijen indirgenmesi asidik koşullar altında korozyona da katılabilir.

Artan asitlik genellikle katodik kinetiği değiştirir ve genel korozyonu hızlandırabilir, oksijen indirgemesi hidrojen evrimi reaksiyonlarıyla birlikte çalışmaya devam edebilir.

Oksijen Emme Korozyonu Nerede Oluşur??

Metal bir yüzey çözünmüş oksijen içeren sulu bir elektrolite maruz kaldığında oksijen azaltma korozyonu gelişebilir..

Ciddiyet oksijen konsantrasyonuna bağlıdır, su kimyası, sıcaklık, akış, yüzey durumu, ve oksijenin metale ulaşma yeteneği.

Merkezi HVAC ve Soğutulmuş Su Sistemleri

Açık veya yeterince havalandırılmamış sirkülasyon sistemleri suya sürekli olarak oksijen verebilir.

Pompalar, genleşme tankları, makyaj suyu, sızıntı, ve bakım faaliyetlerinin tümü hava girişi için fırsatlar sağlayabilir.

Karbon çeliği borular ve bileşenler yavaş yavaş genel korozyona neden olabilir, pas birikintileri, ve oksijen yeterince kontrol edilmediğinde lokalize saldırı.

Endüstriyel Soğutma-Su Sistemleri

Soğutma sistemleri genellikle su sirkülasyonunu birleştirir, yüksek sıcaklık, çözünmüş tuzlar, ve havayla sürekli temas.

Soğutma kuleleri özellikle önemlidir çünkü su kasıtlı olarak atmosfere maruz bırakılır..

Bu, karbon çelik borularda korozyonu destekleyebilecek sürekli bir oksijen kaynağı oluşturur, ısı değiştiriciler, tanklar, ve diğer metalik ekipmanlar.

Soğutma Kuleleri

Soğutma kuleleri, suyun geniş yüzey alanlarına dağılması ve atmosferik hava ile doğrudan etkileşime girmesi nedeniyle klasik oksijen açısından zengin ortamlardır..

Kombinasyonu:

Büyük su-hava arayüzü + sürekli dolaşım + çözünmüş tuzlar + sıcaklık değişimi

su kimyası ve korozyon kontrolü uygun şekilde yönetilmezse korozyon için uygun koşullar yaratabilir.

Belediye ve Bina Su Sistemleri

Su dağıtım boruları ve depolama sistemleri de oksijene bağlı korozyona maruz kalabilir, özellikle suyun havalandırılmış olduğu ve korozyona eğilimli metallerin mevcut olduğu yerlerde.

Düşük akışlı bölümler, ölü bacaklar, kötü drenajlı alanlar, ve durgun su, yerel oksijen konsantrasyonunda önemli farklılıklar yaratabilir ve dolayısıyla yerel korozyona katkıda bulunabilir..

Ortam Sıcaklığında Saf veya Arıtılmış Su Sistemleri

Nispeten temiz su bile otomatik olarak aşındırıcı değildir. Düşük iyonik kirlenme elektrolit iletkenliğini azaltabilir, ancak çözünmüş oksijen hala elektrokimyasal reaksiyonlara katılabilir.

Ortaya çıkan korozyon davranışı metale bağlıdır., sıcaklık, oksijen konsantrasyonu, akış koşulları, ve yüzey filmi.

Oksijen Emme Korozyonu Nasıl Çalışır??

Korozyon süreci birleşik anodik ve katodik reaksiyonlardan oluşur..

Anodik bir bölgede, metal elektronlarını kaybeder ve metal iyonları olarak çevredeki suya girer.

Bu elektronlar daha sonra metalik yapı boyunca katodik bölgelere doğru hareket eder., çözünmüş oksijenin azaldığı yer.

Demir ve karbon çeliği için, basitleştirilmiş dizi:

Metal çözünmesi → elektron salınımı → oksijen azaltımı → hidroksit oluşumu → korozyon ürünü geliştirme

Bu nedenle çözünmüş oksijen, anodik çözünme reaksiyonunun devam etmesine izin veren bir elektron alıcısı görevi görür..

Bu, metal yüzey görsel olarak stabil görünse bile korozyonun neden devam edebileceğini açıklıyor.

Elektrokimyasal süreç, zamanla değişebilen mikroskobik anodik ve katodik bölgelerde meydana gelir..

Nihai görünür ürünler: kahverengi pas, siyah oksitler, turuncu mevduat, veya kalın korozyon nodülleri - başlangıçtaki korozyon mekanizmasının kendisinden ziyade elektrokimyasal reaksiyonların ikincil ürünleridir.

Sıcaklık Ayrıca Oksijenin Korozyon Davranışını da Değiştirir

Sıcaklığın rakip etkileri var.

Artan sıcaklık genellikle elektrokimyasal reaksiyon kinetiğini ve difüzyonla ilgili süreçleri hızlandırır..

Aynı zamanda, Atmosfer basıncında sıcaklık arttıkça sudaki oksijenin çözünürlüğü genellikle azalır..

Sonuç olarak, Sıcaklığın oksijen azaltıcı korozyon üzerindeki etkisi yalnızca sıcaklıktan tahmin edilemez.

Mühendislik sistemleri için, dikkate almak gerekli:

Sıcaklık + çözünmüş oksijen + akış + su kimyası + korozyon filmi stabilitesi

Bu, su sıcaklığının devre boyunca önemli ölçüde değişebileceği soğutma sistemleri ve ısı eşanjörleri için özellikle önemlidir..

Oksijen Emme Korozyonunun Tipik Özellikleri

Oksijen Emilimi Korozyonu için Temel Korozyon Önleme Stratejisi

Temel amaç, anodik metal çözünmesini sürdürmek için oksijen azaltımına izin veren koşulları azaltmaktır..

Oksijene Maruz Kalmayı Azaltın

Sistem tasarımının izin verdiği yerlerde, Hava girişinin ve çözünmüş oksijenin azaltılması, oksijen azaltıcı korozyonun itici gücünü azaltabilir.

Olası önlemler arasında kontrollü hava tahliyesi yer alır, Gereksiz hava sürüklenmesini en aza indirgemek, ve dolaşımdaki suyun atmosferik oksijene tekrar tekrar maruz kalmasının azaltılması.

Korozyon İnhibitörleri Kullanın

Uygun inhibitörler anodik çözünmeyi engelleyebilir, katodik reaksiyonlar, veya her ikisi de.

Seçim spesifik metale göre yapılmalıdır, su kimyası, çalışma sıcaklığı, ve çevresel gereksinimler.

Koruyucu Filmler Oluşturun

Bazı su sistemleri için, ön filmleme veya pasifleştirme işlemleri daha koruyucu bir yüzey durumu yaratabilir. Etkililik büyük ölçüde malzeme ve su kimyasına bağlıdır.

Kontrol Kantarı ve Çamur

Tortuların giderilmesi, diferansiyel havalandırma hücrelerinin gelişmesini önlemeye yardımcı olur.

Su arıtma, filtreleme, patlama, temizlik, ve tortu kontrolü bu nedenle dolaylı olarak lokal oksijen korozyonunu azaltabilir.

Su Kimyasının Kontrolü

ph, alkalilik, iletkenlik, klorür, çözünmüş katılar, mikrobiyolojik aktivite, ve inhibitör konsantrasyonunun tümü korozyon davranışını etkileyebilir.

pH kontrolü önemlidir, ancak oksijen korozyonu basit bir "pH'ı ayarlama" sorununa indirgenmemelidir.

Oksijen mevcudiyeti ve diferansiyel havalandırma, pH'ın amaçlanan çalışma aralığında olması durumunda bile önemli kalabilir.

2. Hidrojen Evrimi Korozyonu Nedir??

Hidrojen evrimi korozyon Katodik reaksiyonun metal bir yüzey üzerinde hidrojen ürettiği elektrokimyasal bir korozyon mekanizmasıdır..

En güçlü şekilde asidik sulu ortamlarla ilişkilidir., anodik metal çözünmesi sırasında salınan elektronları kabul etmek için hidrojen iyonlarının kolayca mevcut olduğu yer.

Oksijen azaltıcı korozyonla karşılaştırıldığında, bu genellikle gazlı suda kalıcı bir işlemdir, Hidrojen evrimi korozyonu, yeterince asidik koşullar altında çok daha agresif olabilir.

Karbon çeliği ve diğer birçok aktif metal için, Çözeltinin pH'ını düşürmek, anodik çözünme hızını önemli ölçüde artırabilir çünkü katodik hidrojen evrimi reaksiyonu kolaylıkla ilerleyebilir.

Asitle temizleme sırasında hidrojen oluşumu korozyonuna sıklıkla rastlanmasının nedeni budur., kimyasal temizlik, soyulma, asit proses işlemleri, asidik atık su elleçleme, ve düşük pH'lı çözeltileri içeren diğer işlemler.

Basitleştirilmiş pratik bir açıklama::

Metal elektron kaybeder, hidrojen iyonları bu elektronları tüketir, ve yüzeyde hidrojen gazı oluşur.

Bu nedenle görünür hidrojen kabarcıkları korozyonun nedeni değildir.. Metal oksidasyonunun devam etmesini sağlayan katodik reaksiyonun bir ürünüdürler..

Oluşum Senaryoları

Elektrolit asidik olduğunda veya metal güçlü katodik polarizasyona maruz kaldığında hidrojen oluşumu özellikle önemlidir..

Yaygın senaryolar şunları içerir::

• Asit salaması: Asit çelikten oksit tabakasını çıkarır, ancak aşırı maruz kalma aynı zamanda ana metale de zarar verebilir.
• Kimyasal kireç çözme ve temizleme: Birikintileri gidermek için kullanılan asit çözeltileri, birikinti giderildikten sonra alt tabakayı çözmeye devam edebilir.
• Asidik atık su sistemleri: Düşük pH'lı atık su sürekli olarak karbon çelik borulara zarar verebilir, tanklar, ve diğer ekipmanlar.
• Asidik proses suyu sistemleri: Mineral veya organik asitler içeren endüstriyel sıvılar agresif korozyona neden olabilir.
• Katodik koruma: Aşırı negatif potansiyeller hidrojen üretimini artırabilir, özellikle yüksek mukavemetli çeliklerde.
• Elektrokimyasal işleme: Elektrokaplama sırasında hidrojen gelişebilir, elektronik kazanma, dekapaj, ve diğer katodik işlemler.

Şiddet pH'dan daha fazlasına bağlıdır. Asit konsantrasyonu, sıcaklık, maruziyet süresi, asit tipi, alaşım bileşimi, yüzey durumu, akış, ve inhibitör etkinliği korozyon hızını önemli ölçüde değiştirebilir.

Korozyon Mekanizması

Hidrojen evrimi korozyonu, birleşik anodik ve katodik işlemlerden oluşur.

Anodik bölgelerde, metal elektronlarını kaybeder ve elektrolit içinde çözünür.

Serbest kalan elektronlar metalin içinden katodik bölgelere doğru hareket eder, hidrojen içeren türlerin bunları tükettiği yerler.

Asidik ortamda, Hidrojen iyonları yüzeyde indirgenir, sonuçta moleküler hidrojen oluşturuyor. Daha az asitli ortamlarda, su azaltımı hidrojen kaynağını sağlayabilir.

Bu nedenle genel süreç şu şekilde anlaşılabilir::

Metal çözünmesi → elektron transferi → hidrojen indirgemesi → yüzey hidrojen oluşumu → hidrojen gazı oluşumu

Asidik Ortam

Kuvvetli asidik çözeltilerde, Proton indirgemesi birçok aktif metal üzerinde kolaylıkla ilerleyebilir.

Bu, katodik reaksiyonun hızlı anodik çözünmeyi sürdürmesine olanak tanır., bu nedenle karbon çeliği kontrolsüz asit işlemi sırasında çok hızlı paslanabilir.

Yüzey Kinetiği

Hidrojen gelişimi büyük ölçüde metal yüzeyine bağlıdır. Hidrojen aşırı potansiyeli, katalitik aktivite, oksit filmler, Alaşım Elemanları, mevduat, ve yüzey koşullarının tümü reaksiyon hızını etkiler.

Sonuç olarak, Aynı aside maruz kalan iki metal, önemli ölçüde farklı korozyon davranışı sergileyebilir.

Hidrojenin Metale Girişi

Yüzeyde üretilen hidrojenin tamamının gaz halinde çıkması gerekmez. Bir kısmı yüzeyde adsorbe edilmiş olarak kalabilir ve, uygun koşullar altında, metale girmek.

Bu potansiyel bir dizi yaratır:

Hidrojen üretimi → adsorpsiyon → emilim → difüzyon / yakalama

Hassas yüksek mukavemetli çelikler için, emilen hidrojen, uygun stres ve mikroyapısal koşullarla birleştirildiğinde hidrojen gevrekleşmesine veya hidrojen destekli çatlamaya katkıda bulunabilir.

Önemlisi, Hidrojen gelişimi ve hidrojen gevrekleşmesi eşanlamlı değildir.

Hidrojen evrimi potansiyel bir hidrojen kaynağı sağlar; Önemli bir hasarın gelişip gelişmeyeceğini malzeme duyarlılığı ve hidrojen alımı belirler.

Tipik Özellikler

Hidrojen evrimi korozyonu, onu oksijen azaltımlı korozyondan ayıran çeşitli özelliklere sahiptir..

Özellikle önemli bir özellik, şiddetli korozyonun mutlaka bol miktarda pas üretmemesidir..

Asidik bir ortamda, demir korozyon ürünleri, gazlı nötr suda yaygın olarak gözlemlenen kalın kırmızımsı kahverengi birikintileri oluşturmak yerine çözünmüş halde kalabilir.

Sonuç olarak, önemli miktarda baz metal kaybı meydana gelirken bir bileşen nispeten temiz görünebilir.

Temel Korozyon Önleme Stratejisi

Temel amaç aşırı metal çözünmesine ve hidrojen üretimine izin veren kimyasal ve elektrokimyasal koşulları kontrol etmektir..

Asit Konsantrasyonunu Kontrol Edin

Yalnızca amaçlanan temizleme veya işleme hedefine ulaşmak için gereken asit konsantrasyonunu kullanın. Aşırı asitlik substrat saldırısını hızlandırabilir.

Maruz Kalma Süresini Sınırlayın

Asit muamelesinin tanımlanmış bir proses penceresi olmalıdır. Kireç veya birikintiler kaldırıldıktan sonra, sürekli maruz kalma, eşdeğer proses faydaları sağlamadan baz metal kaybını artırır.

Kontrol Sıcaklığı

Daha yüksek sıcaklıklar elektrokimyasal reaksiyon kinetiğini hızlandırabilir.

Bu nedenle asitle temizleme, gereksiz yüksek sıcaklıklara dayanmak yerine onaylanmış bir sıcaklık aralığında çalışmalıdır..

Uygun Korozyon Önleyicileri Kullanın

İnhibitörler, asidin amaçlanan temizleme fonksiyonunu yerine getirmesine izin verirken, baz metale asit saldırısını azaltabilir..

Spesifik asit için doğru inhibitör ve konsantrasyon doğrulanmalıdır., alaşım, ve çalışma sıcaklığı.

Derhal Durulayın ve Nötralize Edin

Asit tedavisinden sonra, Depolama veya sonraki işlemler sırasında devam eden saldırıyı önlemek için artık asit, uygun durulama ve nötralizasyon prosedürleri yoluyla hızla uzaklaştırılmalıdır..

Kontrol Katodik Koruma

Korunan yapılar için, potansiyel belirlenen kontrol aralığında tutulmalıdır. Aşırı negatif potansiyeller hidrojen oluşumunu artırabilir ve hidrojen alımı riskleri yaratabilir.

Malzeme Duyarlılığını Göz önünde bulundurun

Hidrojen üretiminin kaçınılmaz olduğu yerler, Malzeme seçiminde hidrojen duyarlılığı dikkate alınmalıdır, özellikle yüksek mukavemetli çelikler ve hidrojen destekli çatlamaya eğilimli diğer alaşımlar için.

3. Oksijen Azaltma vs. Hidrojen Evrimi Korozyonu: Temel Fark

Her iki mekanizma da anodik metal çözünmesini destekleyen katodik süreçler olmasına rağmen, reaktanları bakımından temel olarak farklılık gösterirler, çevresel gereksinimler, kontrol faktörleri, korozyon davranışı, ve önleme stratejileri.

4. Gerçek Korozyon Sistemlerinde Oksijen Azaltımı ve Hidrojen Gelişimi

Gerçek endüstriyel ortamlarda, korozyon nadiren mükemmel şekilde izole edilmiş bir mekanizmayı takip eder.

Oksijen azalması ve hidrojen oluşumu aynı anda gerçekleşebilir, katodik akım için rekabet etmek, veya farklı konumlarda ve hizmet aşamalarında baskın hale gelebilir.

Denge çözünmüş oksijene bağlıdır, ph, elektrot potansiyeli, sıcaklık, elektrolit bileşimi, akış koşulları, ve metal yüzeyin elektrokimyasal özellikleri.

Bu özellikle arızaları analiz ederken önemlidir. Bir ortamı sadece “oksijen korozyonu” veya “asit korozyonu” olarak tanımlamak yeterli olmayabilir..

Baskın katodik reaksiyon yerel ortam değiştikçe değişebilir.

Gazlı Nötr Su: Oksijen Azaltımı Genellikle Hakimdir

Açık veya oksijenli su sistemlerinde, çözünmüş oksijen metal yüzeyinde kolayca bulunur.

Nötr pH'a yakın çalışan birçok karbon-çelik sistemi için, oksijenin indirgenmesi bu nedenle önemli bir katodik işlemdir.

Tipik örnekler şunları içerir::

• Endüstriyel soğutma suyu devreleri
• Soğutma kuleleri
• Açık depolama tankları
• HVAC sirkülasyon sistemleri
• Su boru hatları
• atmosferik su filmleri

Bu koşullar altında, korozyon genellikle kademeli fakat kalıcı metal kaybıyla karakterize edilir.

Su sirkülasyonu çözünmüş oksijeni sürekli olarak yenileyebilir, birikintiler ve durgun bölgeler yerel oksijen konsantrasyonu farklılıkları yaratabilir.

Ana mühendislik kaygıları genel duvar incelmesidir, diferansiyel havalandırma korozyonu, çukurlaşma, ve mevduat destekli yerelleştirilmiş saldırı.

Gazı Giderilmiş Su: Oksijenin Uzaklaştırılması Katodik Yolu Değiştirir

Hava giderme, oksijen azalmasını önemli ölçüde baskılayabilir, ancak korozyonu mutlaka ortadan kaldırmaz.

Çözünmüş oksijen kıt hale geldiğinde, başka bir katodik süreç elektron tüketimini destekleyebilir.

PH'a bağlı olarak, potansiyel, sıcaklık, ve malzeme yüzeyi, suyun azaltılması ve hidrojen gelişimi giderek daha önemli hale gelebilir.

Bu önemli bir mühendislik ayrımı yaratır:

Hava giderme, metali elektrokimyasal olarak inaktif hale getirmeden bir ana katodik yolu ortadan kaldırabilir.

Ortaya çıkan korozyon hızı önemli ölçüde azalabilir, ancak geri kalan katodik süreç yine de dikkate alınmalıdır.

Bu, özellikle başlatma sırasında oksijen konsantrasyonunun sürekli değişebildiği kapalı endüstriyel su sistemlerinde geçerlidir., kapat, Bakım, veya kimyasal arıtma.

Asidik ve Havalandırmalı Çözümler: Her İki Reaksiyon Bir Arada Var Olabilir

Asidik bir çözelti hem hidrojen iyonlarını hem de çözünmüş oksijeni içerebilir.

Bu koşullar altında, katodik yüzey destekleyebilir:

Oksijen azaltma

Ve

Hidrojen evrimi

aynı zamanda.

Hangi reaksiyonun toplam katodik akıma daha fazla katkıda bulunduğu metalin yüzey kinetiğine bağlıdır, oksijen taşınması, ph, ve elektrot potansiyeli.

Maruziyetin başlangıcında, oksijen açısından zengin bir asidik çözelti, önemli miktarda oksijen azaltma aktivitesi gösterebilir.

Oksijen tükendikçe veya taşıma kısıtlandıkça, Hidrojen evrimi nispeten daha önemli hale gelebilir.

Böylece, katodik mekanizma zamanla gelişebilir:

Oksijen açısından zengin → karışık katodik davranış → oksijeni tükenmiş → daha fazla hidrojen katkısı

Bu dinamik davranış özellikle çatlaklarda geçerlidir., mevduat, kapalı kaplar, ve durgun bölümler.

Çatlak ve Tortu Altı Korozyonu

Çatlaklar, yerel katodik reaksiyonun nasıl değişebileceğine dair klasik bir örnek sağlar.

Maruziyetin başlangıcında, oksijen çatlağın hem içinde hem de dışında mevcut olabilir.

Kapalı bölge oksijeni yenilenebileceğinden daha hızlı tükettiğinden, çatlak içindeki oksijen konsantrasyonu azalır.

Dış yüzey oksijen azaltımını desteklemeye devam edebilir, oksijeni tükenen aralık nispeten anodik hale gelirken.

Bu, lokalize bir elektrokimyasal hücre oluşturur:

Korozyon geliştikçe, yerel kimya giderek agresifleşebilir.

Klorür konsantrasyonu, asitlik, hidroliz ürünleri, ve korozyon ürünü birikimi lokal saldırıyı daha da hızlandırabilir.

Önemli olan nokta, aralık dışındaki elektrokimyasal itici güçten oksijen azalmasının sorumlu olabileceğidir., içerisinde şiddetli metal çözünmesi meydana gelirken.

Soğutma Suyu Sistemleri: Pratik Bir Endüstriyel Örnek

Soğutma suyu sistemleri sıklıkla korozyonun teşhis edilmesini zorlaştıran tüm değişkenleri içerir.:

Çözünmüş oksijen + akış + sıcaklık + tuzlar + mevduat + mikroorganizmalar + kimyayı değiştirmek

Oksijen azalması, devrenin oksijenli kısımlarındaki katodik davranışa hakim olabilir.

Aynı zamanda, birikintiler ve biyofilmler, lokal korozyonun şiddetli hale geldiği, oksijenin tükendiği mikro ortamlar oluşturabilir.

Sonuç, yerel olarak derin çukurlarla birleştirilmiş aldatıcı derecede hafif bir ortalama korozyon oranı olabilir..

Bu nedenle, Yalnızca toplu su kimyasının izlenmesi, bireysel bileşenlerin korozyon durumunu yeterince tanımlamayabilir.

Asitle Temizleme ve Kimyasal Temizleme

Asit temizliği zıt bir ortam sağlar.

Asidin kireç veya birikintileri gidermesi amaçlanır, ancak aynı kimya açıkta kalan alt tabakaya da saldırabilir.

Hidrojen evrimi önemli bir katodik reaksiyon haline gelir, özellikle çözelti kuvvetli asidik olduğunda.

Hidrojen üretilirken gözle görülür kabarcıklanma meydana gelebilir.

Tipik bir süreç dizisi şöyledir::

Kireç giderme → alt tabakaya maruz kalma → devam eden asit saldırısı → hidrojen oluşumu → metal kaybı

Temizleme işlemi çok uzun sürüyorsa, operatör sadece istenmeyen birikintiyi değil aynı zamanda altta yatan metalin artan miktarını da kaldırabilir.

Bu nedenle asit konsantrasyonu, sıcaklık, tedavi süresi, inhibitör konsantrasyonu, ve temizleme sonrası durulamanın bağımsız olarak değil, tek bir işlem olarak kontrol edilmesi gerekir.

Katodik koruma: Korozyon Kontrolü Hidrojen Üretimini Artırabilir

Katodik koruma, anodik çözünmeyi bastırmak için korunan yapıyı bilinçli olarak daha negatif bir potansiyele doğru kaydırır..

Bu, boru hatları için oldukça etkili olabilir, deniz yapıları, tanklar, ve gömülü çelik sistemler.

Fakat, potansiyel giderek olumsuz hale geldikçe, Hidrojen evrimi daha önemli hale gelebilir.

Bu, kritik bir mühendislik değiş tokuşu yaratır:

Daha düşük anodik korozyon ↔ potansiyel olarak daha yüksek hidrojen üretimi

Hidrojen destekli çatlamaya duyarlı malzemeler için, özellikle bazı yüksek mukavemetli çelikler, aşırı katodik polarizasyon bu nedenle geleneksel korozyon azaltılırken bile farklı bir arıza mekanizması ortaya çıkarabilir.

Sonuç olarak katodik koruma malzemenin etrafında tasarlanmalıdır., çevre, kaplama durumu, ve geçerli koruma kriterleri, negatif potansiyeli en üst düzeye çıkarmak yerine.

Akan Su: Oksijen Taşınması ve Kütle Transferi

Akış, çözünmüş oksijenin metal yüzeye taşınmasını değiştirerek oksijen azaltıcı korozyonu güçlü bir şekilde etkileyebilir..

Daha yüksek akış, difüzyon sınır tabakasının kalınlığını azaltabilir ve oksijen taşınmasını artırabilir.

Fakat, sonuç evrensel olarak daha yüksek bir korozyon oranı değildir çünkü akış aynı anda koruyucu filmleri değiştirebilir, korozyon ürününün giderilmesi, inhibitör dağılımı, ve erozyon.

Yeterince yüksek hızlarda, erozyon-korozyon önemli hale gelebilir.

Hidrojen gelişimi akıştan da etkilenebilir, ancak akışla ilişkisi genellikle farklıdır çünkü katodik reaktan çözünmüş oksijen değildir.

Akış bunun yerine yerel konsantrasyonu değiştirebilir, yüzey durumu, sıcaklık, ve hidrojen kabarcıklarının giderilmesi.

Sıcaklık İki Mekanizma Arasındaki Dengeyi Değiştirir

Sıcaklık hem oksijen azalmasını hem de hidrojen oluşumunu etkiler, ancak farklı ve bazen rekabet eden mekanizmalar yoluyla.

Artan sıcaklık genellikle elektrokimyasal kinetiği hızlandırır.

Aynı zamanda, Belirli bir basınçta sıcaklık arttıkça sudaki çözünmüş oksijen konsantrasyonu tipik olarak azalır.

Sonuç olarak:

Daha yüksek sıcaklık → daha hızlı reaksiyon kinetiği

ama aynı zamanda:

Daha yüksek sıcaklık → daha düşük denge oksijen çözünürlüğü

Bu nedenle oksijen azaltımlı korozyonun net sonucu her zaman basit değildir..

Hidrojen oluşumu sıcaklıkla da hızlanabilir çünkü reaksiyon kinetiği genellikle artar, ancak ortaya çıkan korozyon davranışı hala pH'a bağlıdır, potansiyel, yüzey durumu, ve malzeme duyarlılığı.

5. Çözüm

Hidrojen evrimi korozyonu ve oksijen emme korozyonu, sulu metal korozyonunun iki temel elektrokimyasal mekanizmasıdır., çevresel adaptasyonda temel farklılıklara sahip, reaksiyon kinetiği, morfolojik hasar, ve kontrol mantığı.

Hidrojen evrimi korozyonu asidik düşük oksijenli ortamlarda meydana gelir, arayüzey elektrokimyasal reaksiyonlarla kontrol edilen tekdüze metal çözünmesini içerir.

Oksijen emme korozyonu, nötr/alkali, oksijen açısından zengin suda baskındır, Oksijen difüzyonu kütle aktarımıyla kısıtlanan yıkıcı lokal korozyon sunar.

Endüstriyel sulu ekipman arızalarının çoğu oksijen emilim korozyonundan kaynaklanır, hidrojen evrimi korozyonu belirli asidik proses senaryolarıyla sınırlıyken.

Endüstriyel korozyon kontrolü için, İlk olarak baskın korozyon mekanizmasının tanımlanması, daha sonra hedeflenen malzeme seçimini benimsemek, orta ayar, ve koruma önlemleri korozyon önleme verimliliğini en üst düzeye çıkarabilir, ekipman arıza oranlarını azaltın, ve uzun vadeli işletme ve bakım maliyetlerini düşürür.

Bu iki temel mekanizmaya hakim olmak, profesyonel korozyon mühendisliği tasarımı ve arıza analizinin temel dayanağıdır..

 

SSS

Oksijenin indirgenmesi ile hidrojenin evrimi arasındaki temel fark nedir??

Oksijen indirgeme katodik reaktan olarak çözünmüş oksijeni kullanır, hidrojen evrimi hidrojen iyonlarını veya suyu azaltır ve hidrojen üretir.

Oksijen azalması gazlı su ile güçlü bir şekilde ilişkilidir, hidrojen oluşumu asidik veya güçlü katodik polarizasyonlu ortamlarda özellikle önem kazanır.

Oksijen indirgenmesi ve hidrojen oluşumu aynı anda gerçekleşebilir mi??

Evet. Asidik bir çözelti hem çözünmüş oksijen hem de hidrojen iyonlarını içerebilir, her iki katodik reaksiyonun aynı anda gerçekleşmesine izin vermek.

Bunların göreceli katkıları pH'a bağlıdır, oksijen konsantrasyonu, elektrot potansiyeli, yüzey kinetiği, ve kütle transferi.

Çözünmüş oksijenin uzaklaştırılması korozyonu durdurur mu??

HAYIR. Hava giderme, oksijen azalmasını güçlü bir şekilde baskılayabilir, ancak diğer katodik reaksiyonlar, su azaltma ve hidrojen evrimi dahil, uygun koşullar altında devam edebilir.

Oksijen tükenmesi neden çatlak korozyonuna neden olur??

Kısıtlı bir aralıktaki oksijen, yeniden doldurulabileceğinden daha hızlı tüketilir.

Bu, oksijeni tükenen bölgenin nispeten anodik hale geldiği ve konsantre metal çözünmesinin yaşandığı bir diferansiyel havalandırma hücresi oluşturur..

Hidrojen evrimi her zaman hidrojenin kırılganlaşması anlamına mı gelir??

HAYIR. Hidrojen evrimi potansiyel bir absorbe edilmiş hidrojen kaynağı sağlar, ancak hidrojen gevrekleşmesi duyarlı bir malzeme ve uygun hidrojen alımı kombinasyonları gerektirir, stres, ve mikroyapısal koşullar.

Daha yüksek çözünmüş oksijen her zaman daha hızlı korozyon anlamına mı gelir??

Mutlaka değil. Çözünmüş oksijen, oksijen azaltımı için katodik kapasiteyi artırabilir, ancak gerçek korozyon pasif filmlere bağlıdır, inhibitörler, kütle transferi, anodik kinetik, yüzey durumu, ve lokalize kimya.

Hangi korozyon mekanizması daha tehlikelidir?

Her iki mekanizma da evrensel olarak daha tehlikeli değildir.

Oksijenin azaltılması ciddi lokal korozyonu ve uzun süreli duvar nüfuzunu destekleyebilir, hidrojen evrimi hızlı asit saldırısına neden olabilir ve hidrojen destekli hasara yol açabilir. Risk malzeme ve hizmet ortamına bağlıdır.