مطالعه اثر جريان دو فازي گاز جامد درون سيكلون بر رفتار خوردگي ايمرژن تيوب‌ها به روش عددي و ارزيابي ريزساختاري

Effect of Two-Phase Gas-Solid Flow into the Cyclone on the Immersion Tubes Behavior by Numerical Method and Microstructural Analyses

صدمات ناشي از جريان دو فازي گاز جامد در قطعات ايمرژن تيوب داخل سيكلون‌هاي صنعت سيمان كه عوامل خورنده محيطي و عوامل ساينده در آن وجود دارد، حائز اهميت فراواني است. در اين مقاله، با شبيه‌سازي جريان دو فازي گاز جامد داخل سيكلون به مطالعه اثر جريان ذرات و برخورد آن‌ها بر خوردگي ديواره‌هاي ايمرژن تيوب پرداخته شده است. نتايج شبيه‌سازي جريان گاز ذرات جامد و نتايج به دست آمده از مطالعات سايش ذرات بر روي قطعات ايمرژن تيوب نشان مي‌دهد كه ميزان برخورد ذرات و مقدار تنش برشي در نيمه بالايي در مقايسه با نيمه پاييني آن بيشتر است. علاوه بر اين، مطالعات ريزساختاري صورت گرفته توسط ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي بر روي قسمت‌هايي از قطعات ايمرژن تيوب‌ها كه به شدت دچار خوردگي شده‌اند، نشان مي‌دهد كه كاربيد كروم در مرزدانه‌هاي آستنيت تشكيل شده‌ است و ترك‌ها در امتداد مرزدانه‌هاي آستنيت جوانه‌زني و رشد كرده‌اند. تشكيل كاربيد كروم در مرزدانه‌هاي آستنيت منجر به فقير شدن نواحي مجاور مرزدانه‌ها از كروم مي‌شود و در نتيجه، خوردگي مرزدانه‌اي رخ مي‌دهد. علاوه بر اين، سايش ناشي از برخورد ذرات در نيمه بالايي قطعات ايمرژن تيوب منجر به تشديد خوردگي بر اساس مكانيزم خوردگي سايشي مي‌شود.

Damage caused by the two-phase gas-solid flow on the immersion tubes into the cyclone in cement industry that involved the environmental corrosive and abrasive factors is very important. In this work, the effect of particle flow and impact on the corrosion of the immersion tube was studied by the simulation of two-phase gas-solid into the cyclone. The results of gas-solid particle flow simulation and investigation on the particle abrasion on the immersion tube were shown that the impact of particle and shear stress is more in the upper half compared to the lower half. In addition, microstructural studies conducted by optical and scanning electron microscopies on the severely corroded sections of immersion tubes were shown that chromium carbide in the grain boundaries of austenite is formed and the cracks nucleated and growth along the grain boundaries of austenite. Formation of chromium carbide in the grain boundaries of austenite caused to decreasing the chromium from the areas adjacent to the grain boundaries, and as a result, intergranular corrosion occurred. Furthermore, the abrasion of the particle impact on the upper half of the immersion tube leading to severe corrosion based on the erosion corrosion mechanism.