גורמים להחלדה וניקוב במגדלי קירור לאחר מספר שנות שירות

 

 

 

 

 

 

I. מנגנון קורוזיה הליבה: קורוזיה אלקטרוכימית שולטת בתהליך של חלודה וניקוב

 

 

 

 

 

רכיבי המתכת של מגדלי קירור (בעיקר פלדת פחמן ופלדה מגולוונת) חשופים לסביבת ממשק מים-למשך זמן רב, שבה נוצרים בקלות תאים מיקרו-גלוונים רבים על פני השטח, מה שמעורר קורוזיה אלקטרוכימית מתמשכת - הגורם העיקרי להחלדה ולחירור.

 

אטומי ברזל באזור האנודה עוברים תגובות חמצון ומתמוססים בהדרגה ליוני ברזל (Fe → Fe²⁺ + 2e⁻), מה שגורם לאובדן מתמשך של מטריצת המתכת; תגובות הפחתה מתרחשות באזור הקתודה, שבו חמצן מומס במים מתחבר עם אלקטרונים ליצירת יוני הידרוקסיד (O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻), ומניע ללא הרף את תגובת הקורוזיה.

 

 

הידרוקסיד הברזל [Fe(OH)₂] המיוצר על ידי תגובת הקורוזיה מתחמצן עוד יותר להידרוקסיד ברזל [Fe(OH)₃], ובסופו של דבר יוצרת חלודה רופפת ונקבובית. שלא כמו סרטי תחמוצת מתכת צפופים, חלודה אינה יכולה לספק הגנה; במקום זאת, הוא סופח לחות וחמצן, ומאיץ את הקורוזיה של שכבת המתכת הפנימית.

 

 

במיוחד כאשר יוני כלוריד קיימים במים, הם חודרים במהירות את סרט הפסיבציה על פני המתכת ויוצרים תאים חסומים, וגורמים לקורוזיה מקומית של בור.

 

 

ככל שההעמקה מתמשכת, נוצר בסופו של דבר ניקוב, המהווה את הגורם המרכזי לחירור-קצר טווח במגדלי קירור רבים.

 

 

 

 

 

 

II. ארבעה גורמים מאיצים עיקריים: מפתחות לניקוב חלודה מהיר תוך 3-5 שנים

 

(1) הידרדרות באיכות המים במחזור מגבירה מאוד את קצב הקורוזיה

 

 

 

 

 

 

מים במחזור פועלים כ"זרז" לקורוזיה של מגדל קירור. הידרדרות באיכות המים מאיצה ישירות את קורוזית המתכת והיא גורם האצה הקריטי ביותר. במהלך פעולת מגדל הקירור, אידוי מתמשך של מים מוביל לריכוז מלחים כגון יוני כלוריד ורדיקלי סולפט במים, מגביר בחדות את מוליכות המים ומגביר את קצב הקורוזיה האלקטרוכימית פי 3 עד 5.

 

 

בינתיים, ערך pH בלתי מבוקר של מים במחזור מחמיר את הקורוזיה: כאשר ה-pH נמוך מ-6.5, המים חומציים וממיסים ישירות את מטריצת המתכת; כאשר ה-pH עולה על 9, אבנית נוצרת בקלות. אבנית המכסה את משטח המתכת גורמת לקורוזיה תת-תתת, יוצרת הבדלי ריכוזי חמצן מקומיים והאצת החלודה.

 

 

 

 

 

בנוסף, תהליך הריסוס והאוורור של מגדלי קירור מרווה חמצן מומס במים (בדרך כלל 8-10 מ"ג/ליטר), מחזק ללא הרף את תגובת הקתודה ומקדם קורוזיה מתמשכת. מיקרואורגניזמים כמו חיידקים ואצות במים יוצרים סרטי ביולוגי, וחילוף החומרים שלהם מייצר חומרים חומציים כמו מימן גופרתי, הפוגעים עוד יותר בסרט הפסיבציה על פני המתכת ומעצימים את הקורוזיה המקומית.

 

 

 

(2) כשל מוקדם של ציפוי- נגד קורוזיה מונע ממתכות מחסומי הגנה

 

 

 

 

ציפויים נגד קורוזיה- על רכיבי מתכת של מגדל קירור משמשים כקו ההגנה הראשון מפני קורוזיה. כשל ציפוי מוקדם חושף מתכות ישירות לסביבות קורוזיביות, מה שמוביל להחלדה מהירה.

 

כשל בציפוי נובע בעיקר משלושה היבטים: הראשון, ליקויי בנייה - במהלך ההתקנה, במגדלי קירור רבים יש הסרת משטח מתכת חלקית (אי עמידה בתקן Sa2.5), וכתוצאה מכך הידבקות לקויה בין ציפויים ומטריצות מתכת, ולאחר מכן פיצוח וקילוף; שנית, נזק סביבתי - קרינה אולטרה סגולה, שינויים בטמפרטורה יומית, ניקוי זרימת מים ושחיקת אבק בסביבות- באוויר הפתוח מזדקנות בהדרגה וציפויים סדקים, ומבטלים את ההגנה עליהם;

 

 

שלישית, פערים מבניים - לא ניתן ליישם ציפויים באופן שווה על ריתוכים, אוגנים ומפרקי רכיבים, שבהם מצטברים מים ואבק, והופכים ל"אזורי אסון" של קורוזיה שמחלידים תחילה וחודרים בהדרגה.

 

 

 

(3) ליקויים מובנים בבחירת חומרים ובמבנה מחלישים את עמידות בפני קורוזיה

 

 

בחירת חומרים לא נכונה היא גורם מהותי עיקרי להחלדה-ת לטווח קצר של מגדלי קירור. כדי להפחית עלויות, יצרנים רבים משתמשים בפלדת פחמן רגילה או פלדה מגולוונת עבור גופי מגדלים, תומכים ורכיבים אחרים, בעלי עמידות נמוכה בפני קורוזיה, במיוחד בסביבות מים- גבוהות במלח או חומציות עם שיעורי קורוזיה מהירים במיוחד.

 

עובי שכבה מגולוונת לא מספקת ותהליכי גלוון לא תקינים גורמים לבלאי מהיר וקילוף של שכבות מגולוונות, ומאבדים את השפעת ההגנה שלהם. בינתיים, תכנון מבני לא סביר של מגדל קירור, כגון פערים מוגזמים במפרקי רכיבים וניקוז לקוי, מוביל להצטברות מים-לטווח ארוך ולסביבות קורוזיביות מקומיות. תכנון לא נכון של צד המגדל לרוח גורם לזרימת אוויר סוערת, להאצת ניקוי אדי מים על מתכות ולהחמרת קורוזיה.

 

 

 

(4) ניהול תפעול ותחזוקה לא הולם מחמיר את הקורוזיה

 

 

 

משתמשים רבים מזניחים את התפעול והתחזוקה היומיומית של מגדלי הקירור, משאירים בעיות קורוזיה בלתי מזוהות ובלתי מבוקרות, ובסופו של דבר מתפתחות במהירות לנקב.

 

ליקויים נפוצים בתחזוקה כוללים: אי בדיקה קבועה של איכות המים במחזור והוספת מעכבי קורוזיה ומעכבי אבנית בזמן, מה שמוביל להידרדרות מתמשכת באיכות המים;

 

אי ניקוי קבוע של אבנית, סרטי ביופילם ופסולת בתוך המגדל, מה שמגביר את הקורוזיה המקומית; אי בדיקה קבועה של ציפוי- נגד קורוזיה ותיקון סדקים וקילופים בזמן, תוך חשיפת מתכות באופן רציף;

 

היעדר אמצעים למניעת קיפאון בחורף, מה שגורם לסדקים ברכיבי מתכת עקב מחזורי הקפאה-והופכים לנקודות פריצת דרך עבור קורוזיה.

 

 

 

III. מַסְקָנָה

 

 

חלודה וחירור במגדלי קירור לאחר מספר שנות שירות אינם נגרמים מגורם אחד, אלא משילוב של קורוזיה אלקטרוכימית כהליבה, יחד עם -סופרפוזיציה ארוכת טווח של הידרדרות איכות המים, כשל בציפוי, פגמים בחומרים ובמבנה, ותפעול ותחזוקה לא נאותים.

 

 

כדי להאריך את חיי השירות של מגדלי קירור, מאמצים חייבים להתחיל מהמקור: בחירת חומרים-עמידים מאוד בפני קורוזיה, סטנדרטיזציה של בניית ציפוי נגד-קורוזיה, חיזוק בקרת איכות המים במחזור, ביצוע בדיקות תפעול ותחזוקה יומיות וטיפול בסיכוני קורוזיה נסתרים בזמן. רק כך ניתן להאט ביעילות את קצבי הקורוזיה ולמנוע החלודה וניקוב בטרם עת.