Hvilken type lokalisert korrosjon er spesielt sannsynlig å oppstå ved væskeavledningspunktet i en fireveiskobling

I. 4-veis tee: En høyrisiko-node i rørsystemer

Den 4-veis tee fitting , som tjener som en kjernekomponent for konvergerende og divergerende strømmer i komplekse væskenettverk, er utsatt for en unik kombinasjon av mekanisk stress, væskedynamikk og korrosive faktorer. Dens distinkte geometri gjør den til en høyrisikonode i hele systemet.

I motsetning til rette rørseksjoner involverer det indre av en 4-veis Tee det voldsomme skjæringspunktet og skarpe svinger av fire strømningskanaler i et sentralt kammer. Denne spesifikke indre geometrien, spesielt ved greninnløpene hvor væsken gjennomgår en skarp 90∘ retningsendring, forårsaker brå endringer i væskehastighet og trykk. Følgelig utløser denne geometrien spesifikke typer lokalisert korrosjon. Disse lokaliserte formene viser korrosjonshastigheter som er betydelig høyere enn generell korrosjon, noe som lett fører til gjennomgående perforering og katastrofale feil.

II. Primære typer lokalisert korrosjon ved strømningsvendingssoner

I strømningsvendingssonene til 4-veis T-fittings er to av de mest utbredte og destruktive typene lokalisert korrosjon Flow Accelerated Corrosion (FAC) og Erosion-Corrosion.

2.1 Strømningsakselerert korrosjon (FAC)

2.1.1 Profesjonell mekanisme for FAC

Strømningsakselerert korrosjon, noen ganger historisk, men unøyaktig referert til som erosjonskorrosjon, er nå tydelig klassifisert i moderne korrosjonsvitenskap. FAC beskriver først og fremst fenomenet der det beskyttende oksidlaget på metalloverflaten (som magnetitt) Fe3O4 på stål) er enten oppløst kjemisk eller fjernet mekanisk med en akselerert hastighet på grunn av økt væskehastighet og turbulens, og akselererer dermed korrosjonen av basismetallet.

FAC er et resultat av samspillet mellom elektrokjemisk korrosjon og væskedynamikk. Dens kjerneprinsipper er:

1. Masseoverføringshastighetskontroll: I nøytrale eller svakt alkaliske vandige løsninger (f.eks. kjeletilførselsvann, kondensat) styres metallkorrosjonshastigheten ofte av masseoverføringshastigheten av oppløst oksygen eller hydratiserte ioner til metalloverflaten. Den høye turbulensen innenfor vendesonen til en 4-veis Tee tynner overflatediffusjonslaget betydelig (Nernst Diffusion Layer).

2. Akselerert oksidlagoppløsning: Høyhastighets og turbulent strømning, spesielt i lavoksygen eller deoksygenert høyrent vann, akselererer oppløsningen av det beskyttende oksidlaget i bulkvæsken som løselige ioner.

3. Substrateksponering: Når det beskyttende laget er fjernet, korroderer det eksponerte basismetallet raskt og danner et nytt oksidlag. Imidlertid blir dette nydannede laget raskt oppløst eller fjernet av den akselererte strømmen. Dette danner en ond sirkel som fører til rask veggtynning.

2.1.2 Hvorfor 4-veis tees er FAC Hotspots

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

• Høy skjærspenning: Ettersom væsken lager en 90∘ sving, genereres ekstremt høye væskeskjærspenninger på innsiden av bøyningen (spesielt ved kantene av greninnløpene), som direkte angriper oksidlaget.

• Lokalisert høy turbulens: Lokalisert turbulens med høy intensitet dannet av strømningsseparasjon og resirkulasjonssoner øker masseoverføringshastighetene betydelig, og akselererer oppløsningen av oksidlaget.

2.2 Erosjon-korrosjon

2.2.1 Profesjonell mekanisme for erosjon-korrosjon

Erosjon-korrosjon refererer spesifikt til den synergistiske effekten av mekanisk slitasje og kjemisk korrosjon når mediet inneholder faste partikler (f.eks. sand, slagg, katalysatorpulver). Partiklene påvirker metalloverflaten med høy kinetisk energi.

• Mekanisk erosjon: Faste partikler slår mot og stripper bort eller forstyrrer metallgitteret, og forårsaker tap av materiale.

• Synergistisk effekt: Mekanisk erosjon akselererer korrosjon: partikkelstøtene fjerner ikke bare det beskyttende oksidlaget, men eksponerer også en frisk, mer aktiv metalloverflate, noe som får den elektrokjemiske korrosjonshastigheten til å skyte i været. Samtidig gjør den løse og porøse naturen til korrosjonsprodukter dem mer utsatt for skuring og fjerning av partiklene, noe som akselererer erosjonsprosessen ytterligere.

2.2.2 Erosjon-korrosjon-hotspots i 4-veis tees

I en 4-veis Tee er de mest alvorlige områdene for erosjonskorrosjon de direkte støtpunktene etter svingen og det indre bøyeområdet til strømningsavbøyningen. På grunn av treghet under svingen, har tunge partikler en tendens til å opprettholde sitt lineære momentum, og påvirker den motsatte indre veggen av svingegrenen med høyere hastigheter og vinkler.

Dette fenomenet er spesielt uttalt i systemer som transporterer slam med høyt faststoffinnhold eller som opererer ved høye strømningshastigheter.

III. Andre lokaliserte korrosjonstyper

I tillegg til FAC og erosjonskorrosjon, kan de geometriske egenskapene til 4-Way Tees utløse andre former for lokalisert korrosjon under spesifikke medieforhold:

3.1 Spaltekorrosjon

Hvis 4-veis-T-en benytter gjengede forbindelser eller flensforbindelser, og det dannes små, vanskelige å rengjøre sprekker ved gjengerøttene, under pakningen eller i sveisesonen, kan sprekkkorrosjon oppstå. Innenfor en avgrenset sprekk er væskefornyelsen begrenset, noe som fører til lokale endringer i oksygenkonsentrasjonsgradienter, pH-nivåer og kloridionkonsentrasjon. Dette danner en korrosjonscelle, noe som resulterer i rask oppløsning av metallet inne i sprekken.

3.2 Turbulensindusert gropkorrosjon

Mens turbulens ofte hemmer generell korrosjon, under høy turbulent, høyhastighets strømning i medier som inneholder høye konsentrasjoner av kloridioner (som sjøvann), kan turbulens forårsake lokal erosjon på metalloverflaten, og skape små aktive flekker. Disse flekkene er tilbøyelige til å utvikle seg til gropkorrosjonskjerner. Når en grop dannes, driver dens autokatalytiske mekanisme korrosjonen dypt inn i materialet, noe som til slutt fører til perforering.