چه نوع خوردگی موضعی به طور خاص در نقطه انحراف سیال در یک اتصال دهنده چهار طرفه رخ می دهد.

I. سه راهی 4 راه: یک گره پرخطر در سیستم های لوله کشی

را فیتینگ سه راهی چهار طرفه که به عنوان یک جزء اصلی برای جریانهای همگرا و واگرا در شبکه های سیال پیچیده عمل می کند، در معرض ترکیبی منحصر به فرد از تنش مکانیکی، دینامیک سیال و عوامل خورنده است. هندسه متمایز آن آن را به یک گره پرخطر در کل سیستم تبدیل می کند.

برخلاف بخش‌های لوله مستقیم، فضای داخلی سه راهی چهار طرفه شامل تقاطع شدید و چرخش شدید چهار کانال جریان در یک محفظه مرکزی است. این هندسه داخلی خاص، به ویژه در ورودی های انشعاب که در آن سیال تحت فشار تیز قرار می گیرد 90∘ تغییر جهت باعث تغییرات ناگهانی در سرعت و فشار سیال می شود. در نتیجه، این هندسه باعث ایجاد انواع خاصی از خوردگی موضعی می شود. این اشکال موضعی نرخ خوردگی به طور قابل توجهی بالاتر از خوردگی عمومی را نشان می دهند که به راحتی منجر به سوراخ شدن دیواره و خرابی های فاجعه آمیز می شود.

II. انواع اولیه خوردگی موضعی در مناطق چرخشی جریان

در نواحی چرخش جریان اتصالات سه راهی چهار طرفه، دو نوع از رایج‌ترین و مخرب‌ترین نوع خوردگی موضعی، خوردگی تسریع‌شده جریان (FAC) و فرسایش – خوردگی هستند.

2.1 جریان خوردگی تسریع شده (FAC)

2.1.1 مکانیسم حرفه ای FAC

خوردگی تسریع شده جریان، که گاهی اوقات از نظر تاریخی اما به طور نادرست به عنوان خوردگی فرسایش نامیده می شود، اکنون به طور مشخص در علم خوردگی مدرن طبقه بندی می شود. FAC در درجه اول پدیده ای را توصیف می کند که در آن لایه اکسید محافظ روی سطح فلز (مانند مگنتیت) Fe3O4 بر روی فولاد) به دلیل افزایش سرعت سیال و تلاطم، یا به صورت شیمیایی حل می شود یا با سرعت مکانیکی حذف می شود و در نتیجه خوردگی فلز پایه را تسریع می کند.

FAC از تعامل خوردگی الکتروشیمیایی و دینامیک سیالات حاصل می شود. اصول اصلی آن عبارتند از:

1. کنترل سرعت انتقال جرم: در محلول های آبی خنثی یا ضعیف قلیایی (به عنوان مثال، آب تغذیه دیگ بخار، میعانات)، نرخ خوردگی فلز اغلب با سرعت انتقال جرم اکسیژن محلول یا یون های هیدراته شده به سطح فلز کنترل می شود. تلاطم زیاد در ناحیه چرخش سه راهی 4 جهته به طور قابل توجهی لایه انتشار سطحی (لایه انتشار نرنست) را نازک می کند.

2. انحلال لایه اکسید تسریع شده: جریان با سرعت بالا و متلاطم بالا، به ویژه در آب با اکسیژن کم یا اکسیژن زدایی شده با خلوص بالا، انحلال لایه اکسید محافظ را در سیال توده به عنوان یون های محلول تسریع می کند.

3. قرار گرفتن در معرض بستر: هنگامی که لایه محافظ برداشته می شود، فلز پایه در معرض به سرعت خورده می شود و یک لایه اکسید جدید تشکیل می دهد. با این حال، این لایه تازه تشکیل شده به سرعت توسط جریان تسریع شده حل یا حذف می شود. این یک چرخه معیوب را تشکیل می دهد که منجر به نازک شدن سریع دیوار می شود.

2.1.2 چرا سه راهی های 4 طرفه هات اسپات FAC هستند

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

• تنش برشی بالا: همانطور که سیال یک a 90∘ به نوبه خود، تنش های برشی سیال بسیار بالایی در سمت داخلی خم ایجاد می شود (به ویژه در لبه های ورودی شاخه ها)، که مستقیماً به لایه اکسید حمله می کند.

• اغتشاش زیاد موضعی: آشفتگی موضعی با شدت بالا که توسط مناطق جداسازی جریان و گردش مجدد ایجاد می شود، به طور قابل توجهی نرخ انتقال جرم را افزایش می دهد و انحلال لایه اکسید را تسریع می کند.

2.2 فرسایش - خوردگی

2.2.1 مکانیزم حرفه ای فرسایش - خوردگی

فرسایش - خوردگی به طور خاص به اثر هم افزایی سایش مکانیکی و خوردگی شیمیایی اشاره دارد که محیط حاوی ذرات جامد (مانند ماسه، سرباره، پودرهای کاتالیزور) باشد. این ذرات با انرژی جنبشی بالایی بر سطح فلز تاثیر می‌گذارند.

• فرسایش مکانیکی: ذرات جامد شبکه فلزی را تحت تأثیر قرار داده و از بین می‌برند یا باعث از بین رفتن مواد می‌شوند.

• اثر هم افزایی: فرسایش مکانیکی خوردگی را تسریع می کند: ضربه ذرات نه تنها لایه اکسید محافظ را از بین می برد بلکه سطح فلزی تازه و فعال تر را در معرض دید قرار می دهد و باعث می شود که نرخ خوردگی الکتروشیمیایی افزایش یابد. به طور همزمان، ماهیت شل و متخلخل محصولات خوردگی آنها را مستعد تر شدن و حذف توسط ذرات می کند و روند فرسایش را تسریع می بخشد.

2.2.2 نقاط داغ فرسایش خوردگی در سه راهی 4 طرفه

در سه راهی 4 طرفه، شدیدترین مناطق برای فرسایش - خوردگی، نقاط برخورد مستقیم پس از پیچ و منطقه خم داخلی انحراف جریان است. به دلیل اینرسی در طول چرخش، ذرات سنگین تمایل دارند حرکت خطی خود را حفظ کنند و دیواره داخلی مخالف شاخه چرخش را در سرعت ها و زوایای بالاتری تحت تاثیر قرار دهند.

این پدیده به ویژه در سیستم هایی که دوغاب با محتوای جامد بالا را انتقال می دهند یا با سرعت جریان بالا کار می کنند، مشخص است.

III. سایر انواع خوردگی موضعی

علاوه بر FAC و خوردگی فرسایش، ویژگی‌های هندسی سه راهی چهار طرفه می‌تواند اشکال دیگری از خوردگی موضعی را تحت شرایط محیطی خاص ایجاد کند:

3.1 خوردگی شکافی

اگر سه راهی 4 طرفه از اتصالات رزوه ای یا اتصالات فلنجی استفاده کند و شکاف های ریز و سخت تمیز کردنی در ریشه رزوه، زیر واشر یا در ناحیه جوش ایجاد شود، ممکن است خوردگی شکاف ایجاد شود. در یک شکاف محدود، تجدید مایع محدود می‌شود که منجر به تغییرات موضعی در شیب غلظت اکسیژن، سطوح pH و غلظت یون کلرید می‌شود. این یک سلول خوردگی را تشکیل می دهد که منجر به انحلال سریع فلز در داخل شکاف می شود.

3.2 خوردگی حفره ای ناشی از آشفتگی

در حالی که تلاطم اغلب از خوردگی عمومی جلوگیری می کند، تحت جریان پر آشفتگی و سرعت بالا در محیط های حاوی غلظت بالایی از یون های کلرید (مانند آب دریا)، تلاطم می تواند باعث فرسایش موضعی در سطح فلز شود و نقاط فعال کوچکی ایجاد کند. این نقاط مستعد تبدیل شدن به هسته های خوردگی حفره ای هستند. هنگامی که یک گودال تشکیل می شود، مکانیزم اتوکاتالیستی آن خوردگی را به عمق مواد هدایت می کند و در نهایت منجر به سوراخ شدن می شود.