كيفية مكافحة تآكل الصمام؟

صمام معدنيعادة ما يكون الجزء الأكثر عرضة للتآكل والفشل في المعدات الهندسية. عادة، الأسطح المختومة،صماماتمكونات الصمام مثل جذع الصمام، الحجاب الحاجز، الينابيع الصغيرة للصمام المعدني مصنوعة من مادة أولية، في حين أن جسم الصمام وغطاء المحرك مصنوعان من مادة ثانوية أو ثلاثية. بالنسبة للصمامات المستخدمة في الوسائط عالية الضغط أو شديدة السمية أو القابلة للاشتعال أو المتفجرة أو المشعة، اختر المادة الأقل تآكلًا.

صمام التآكل

والصمامات المعدنية التي تعمل في ظروف معقدة، مثل التعرض للغلاف الجوي أو المحاليل، لا تتعرض فقط للتآكل المنتظم على سطح المعدن في جميع الأوقات، بل تتعرض أيضا للتآكل الموضعي، مثل تآكل الحفر، وتآكل الشقوق، والتآكل بين الحبيبات، وتآكل التشظي، وتآكل الإجهاد، وتآكل التعب، والتآكل الانتقائي، وتآكل تآكل المواد الكاشطة، وتآكل التجويف، وتآكل الانكسار الجزئي، وتقصف الهيدروجين، وغير ذلك من أشكال التآكل الموضعي.

التدابير المضادة للتآكل صمام

1 - اختيار المواد المقاومة للتآكل على أساس الوسائط المسببة للتآكل

في الإنتاج الفعلي، التآكل المتوسط معقد للغاية. حتى إذا تم استخدام نفس مادة الصمام لوسيط واحد، فإن تأثيرات تركيز الوسيط ودرجة الحرارة والضغط على تآكل المواد مختلفة. وعادة ما يزيد معدل التآكل بمقدار 1 إلى 3 مرات لكل زيادة قدرها 10 درجات مئوية في درجة حرارة الوسط. التركيز المتوسط له تأثير كبير على تآكل مواد الصمام؛ فعلى سبيل المثال، يكون للرصاص أقل تآكل في تركيزات منخفضة من حامض الكبريتيك، ولكن عندما يتجاوز التركيز 96 في المائة، يزداد التآكل زيادة حادة. وعلى النقيض من ذلك، يتعرض الفولاذ الكربوني لتآكل شديد عندما يكون تركيز حامض الكبريتيك حوالي 50 في المائة، ولكنه ينخفض بشكل حاد عندما يتجاوز التركيز 6 في المائة. يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة قوية للتآكل لحمض النيتريك المخفف، لكن التآكل يزداد سوءًا عندما يتجاوز التركيز 95٪. لذلك، يجب أن يأخذ اختيار مواد الصمام في الاعتبار عوامل محددة، وتحليل العوامل المختلفة التي تؤثر على التآكل، واختيار المواد وفقًا لكتيبات مقاومة التآكل ذات الصلة.

2 - استخدام المواد غير المعدنية

المواد غير المعدنية لديها مقاومة ممتازة للتآكل. طالما أن درجة حرارة التشغيل وضغط الصمام تفي بمتطلبات المواد غير المعدنية، يمكن حل مشكلة التآكل، كما يتم حفظ المعادن القيمة. عادة ما تكون أجسام الصمامات وأغطية الصمامات والبطانات وأسطح الختم والمكونات الأخرى مصنوعة من مواد غير معدنية. الغسالات والحشوات مصنوعة أساسا من مواد غير معدنية. تستخدم مواد مثل polytetrafluoroethylene ( PTFE )، والبولي إيثر المكلور، والمطاط الطبيعي، والنيوبرين، ومطاط البوتيل في بطانة الصمامات. عادة ما يكون جسم الصمام وغطاء المحرك مصنوعين من الحديد الزهر أو الصلب الكربوني لضمان القوة مع منع التآكل. يستخدم النايلون والبولي تترافلوروإيثيلين واللدائن الأخرى، وكذلك المطاط الطبيعي والاصطناعي، بشكل متزايد في مختلف أسطح الختم وأختام الصمامات. لا تظهر مواد الختم غير المعدنية هذه مقاومة ممتازة للتآكل فحسب، بل توفر أيضًا أداء ختم ممتازًا، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للوسائط الحبيبية. ومع ذلك، فإن قوتها ومقاومتها للحرارة منخفضة نسبيا، مما يحد من نطاق تطبيقاتها. جلب ظهور الجرافيت المرن اللافلز إلى مجال درجات الحرارة العالية، وحل مشكلة التسرب الطويلة الأمد للحشوات والغسالات، كما أنه مادة تشحيم ممتازة ذات درجة حرارة عالية.

3 - المعالجة السطحية للمعادن
عادة ما تكون مسامير توصيل الصمامات الشائعة مجلفنة أو مطلية بالكروم أو مؤكسدة ( زرقاء ) لتعزيز مقاومة التآكل في الغلاف الجوي والوسائط. وتخضع السحابات الأخرى لمعالجات مماثلة أو معالجات سطحية، مثل الفوسفات، حسب الاقتضاء.

بالنسبة للأسطح المختومة وأجزاء الإغلاق الصغيرة، غالبًا ما يتم استخدام النيترة والبورون والمعالجات السطحية الأخرى لتعزيز مقاومة التآكل ومقاومة التآكل. يتم نيترة قرص الصمام المصنوع من 38CrMoAlA، وسمك الطلاء ≥ 0.4 مم.

يستخدم جذع الصمام على نطاق واسع النيترة والبورونيز والطلاء بالكروم والطلاء بالنيكل وغيرها من المعالجات السطحية لتحسين مقاومة التآكل ومقاومة التآكل. يجب أن تكون المعالجات السطحية المختلفة مناسبة للمواد الجذعية المختلفة وبيئات التشغيل. يمكن للصمامات الملامسة لحشوات الأسبست وبخار الماء في الغلاف الجوي أن تستفيد من الطلاء بالكروم الصلب أو نيترة الغاز ( الفولاذ المقاوم للصدأ يتجنب نيترة الأيون). تُظهر الصمامات المعرضة لبيئة كبريتيد الهيدروجين حماية جيدة من خلال طلاء النيكل عالي الفوسفور. 38CrMoAlA يخضع لنيترة الأيونات ونيترة الغاز، كما أنه يتمتع بمقاومة ممتازة للتآكل وأداء شامل، وهو خيار مثالي لسيقان الصمامات في التطبيقات المختلفة.

وعادة ما تكون أجسام الصمامات ذات العيار الصغير والعجلات اليدوية مطلية بالكروم لتعزيز مقاومة التآكل والجماليات.

4 - الرش الحراري

الرش الحراري هو عملية لإعداد الطلاءات وأصبحت واحدة من التقنيات الجديدة لحماية السطح. وهي تشمل تسخين وصهر المواد المعدنية أو غير المعدنية باستخدام مصادر حرارة عالية الكثافة للطاقة ( مثل لهب احتراق الغاز، والأقواس الكهربائية، وأقواس البلازما، والتسخين بالمقاومة، وتفجير الغاز، وما إلى ذلك). ثم يتم رشها في شكل رذاذ على سطح الركيزة المعالجة مسبقاً لتشكيل طلاء بالرش. وبدلاً من ذلك، يمكن إعادة صهر الطلاء على سطح الركيزة لتشكيل طلاء بالرش الحراري. ويمكن طلاء معظم المعادن وسبائكها، وخزف أكسيد الفلز، ومركبات سيرميت، ومركبات المعادن الصلبة باستخدام طريقة أو أكثر من طرق الرش الحراري لتشكيل طلاء على الركيزة المعدنية أو غير المعدنية.

يعمل الرش الحراري على تحسين خصائص السطح مثل مقاومة التآكل ومقاومة التآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية وإطالة عمر الخدمة. تتميز الطلاءات الوظيفية الخاصة المستخدمة من خلال الرش الحراري بخصائص فريدة، مثل العزل الحراري، والعزل ( أو الخواص الكهربائية غير المتجانسة )، والأختام القابلة للطحن، والتشحيم الذاتي، والإشعاع الحراري، والتدريع الكهرومغناطيسي، إلخ. يمكن أيضًا استخدام الرش الحراري لإصلاح المكونات.

5 - الطلاء بالفرشاة

الطلاء هو أكثر الطرق المضادة للتآكل استخدامًا على نطاق واسع، وهو مادة لا غنى عنها مضادة للتآكل وعلامة تعريف لمنتجات الصمامات. الطلاءات هي أيضًا مواد غير معدنية، وعادة ما تكون مصنوعة من الراتنجات الاصطناعية، ومستحلبات المطاط، والزيوت النباتية، والمذيبات، إلخ. تغطي السطح المعدني لعزله عن الوسط والغلاف الجوي لتحقيق الغرض من مقاومة التآكل. وتستخدم الطلاءات أساسا للتآكل في البيئات الضعيفة نسبيا، مثل المياه، والمياه المالحة، ومياه البحر، والغلاف الجوي. غالبًا ما تستخدم الطلاءات المقاومة للتآكل لتنظيف التجويف الداخلي للصمام لمنع التآكل بالماء والهواء والوسائط الأخرى. وتضاف ألوان مختلفة إلى الطلاء للإشارة إلى المواد المستخدمة. عادة ما يتم طلاء الصمام كل ستة أشهر إلى سنة.

6 - إضافة مثبطات التآكل

تتحكم مثبطات التآكل في آلية التآكل عن طريق تعزيز استقطاب البطارية. تستخدم مثبطات التآكل بشكل رئيسي في الوسائط والمواد المالئة. يمكن أن تؤدي إضافة مثبطات التآكل إلى الوسط إلى إبطاء تآكل المعدات والصمامات. فعلى سبيل المثال، يظهر الفولاذ المقاوم للصدأ المحتوي على الكروم والنيكل تآكلاً شديداً في حامض الكبريتيك اللاهوائي على نطاق واسع من الذوبان، ولكن إضافة كميات صغيرة من المواد المؤكسدة مثل كبريتات النحاس أو حامض النتريك يمكن أن يحول الفولاذ المقاوم للصدأ إلى حالة تخميل، مما يشكل طبقة واقية على السطح ضد التحات المتوسط. في حمض الهيدروكلوريك، يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من الأكسدة إلى تقليل تآكل التيتانيوم. غالبًا ما يستخدم الماء كوسيلة لاختبار ضغط الصمام، مما يؤدي بسهولة إلى تآكل الصمام. يمكن أن تؤدي إضافة كمية صغيرة من نتريت الصوديوم إلى الماء إلى منع تآكل الصمام. تحتوي حشوات الأسبستوس على الكلوريد ويمكن أن تسبب تآكلًا شديدًا في جذع الصمام. يمكن أن يؤدي غسل الأسبستوس بالماء المقطر إلى تقليل محتوى الكلوريد، ولكن يصعب تنفيذ هذه الطريقة ولا يمكن تعميمها على نطاق واسع. استرات مناسبة للاحتياجات الخاصة.

لحماية جذع الصمام ومنع تآكل حشوات الأسبستوس، يتم استخدام مثبطات التآكل والمعادن الذبيحة في الأسبستوس. مثبطات التآكل مثل نتريت الصوديوم وكرومات الصوديوم يمكن أن تشكل فيلم التخميل على سطح جذع الصمام لتعزيز مقاومته للتآكل. يمكن للمذيبات إذابة مثبطات التآكل تدريجياً وتوفير التشحيم. يمكن أن تؤدي إضافة مسحوق الزنك إلى الأسبستوس كمعدن ذبيحة إلى تقليل التلامس بين الكلوريد في الأسبستوس والمعادن الجذعية، وبالتالي تحقيق الغرض من مقاومة التآكل. إذا تمت إضافة مثبطات التآكل مثل الرصاص الأحمر ورصاص الكالسيوم إلى الطلاء، فإن فرشها على سطح الصمام يمكن أن يمنع التآكل في الغلاف الجوي.

7 - الحماية الكهروكيميائية

تشمل الحماية الكهروكيميائية حماية الأنود والحماية الكاثودية. على سبيل المثال، يستخدم الزنك لحماية الحديد، حيث يعمل الزنك كمعدن ذبيحة. في الإنتاج الفعلي، يتم استخدام حماية الأنود بشكل متكرر أقل، بينما يتم استخدام الحماية الكاثودية بشكل متكرر. طريقة الحماية الكاثودية هذه هي طريقة اقتصادية وبسيطة وفعالة، خاصة بالنسبة للصمامات الكبيرة والهامة. حشو الأسبستوس بالإضافة إلى جذع صمام حماية الزنك هو أيضا حماية كاثودية.

8 - مكافحة البيئة المسببة للتآكل

تشير البيئة إلى كل من المعنى الواسع والضيق. بمعنى واسع، يشير إلى البيئة المحيطة بموضع تثبيت الصمام والوسيط الدائر داخله، وبالمعنى الضيق، يشير إلى الظروف المحيطة بموضع تثبيت الصمام. معظم البيئات لا يمكن التحكم فيها، ولا يمكن تغيير عملية الإنتاج بشكل تعسفي. يمكن فقط استخدام الطرق التي لا تسبب أضرارًا للمنتجات أو العمليات للتحكم في البيئة، مثل إزالة الأكسدة من مياه الغلايات وضبط الرقم الهيدروجيني للقلويات أثناء عملية التكرير. من هذا المنظور، أضف مثبطات التآكل والحماية الكهروكيميائية وما إلى ذلك. كما أنه ينتمي إلى السيطرة على البيئة المسببة للتآكل.

الجو مليء بالغبار وبخار الماء والدخان، وخاصة في بيئة الإنتاج، مثل هالوجين الدخان والغازات السامة والجزيئات المنبعثة من المعدات، والتي يمكن أن تسبب جميعها درجات متفاوتة من التآكل للصمام. يجب على المشغلين تنظيف الصمامات ونفخها وتشحيمها بانتظام وفقًا للإجراءات، وهو إجراء فعال للسيطرة على التآكل البيئي. إن تثبيت غطاء واقي على جذع الصمام، ووضع بئر أرضية لصمام الكرة الأرضية، ورش الطلاء على سطح الصمام كلها طرق لمنع الصمام من التآكل بواسطة المواد المسببة للتآكل. يمكن أن تؤدي زيادة درجات الحرارة المحيطة وتلوث الهواء، خاصة في البيئات المغلقة للمعدات والصمامات، إلى تسريع التآكل. حيثما أمكن، ينبغي استخدام المصانع المفتوحة أو تدابير التهوية والتبريد للحد من التآكل البيئي.

9 - تحسين تكنولوجيا المعالجة وهياكل الصمامات

تبدأ مقاومة التآكل للصمام باعتبارات التصميم. لا شك أن منتجات الصمام ذات التصميم الهيكلي المعقول وطرق المعالجة الصحيحة لها تأثير جيد على إبطاء تآكل الصمام.