بررسي تحليلي اثر رسوب ها و كيفيت آب ورودي بر خوردگي لوله هاي تبادلگر ديگي

An Analytical Study on the Effect of Fouling and Quality of Water on Corrosion of Kettle Heat Exchanger

در اين پژوهش خوردگي لوله هاي يك تبادلگر گرمايي ديگي توليد بخار در يك واحد پتروشيمي در جنوب غربي كشور با آزمايش ها گوناگون مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. به علت شدت خوردگي لوله هاي اين تبادلگر پس از 6 ماه 32% از ضخامت اوليه خود را از دست دادند. نتيجه هاي به دست آمده از ميكروسكوپ نوري و الكتروني و نيز آزمايش هاي متالوگرافي نشان داد كه جنس لوله نمي تواند عامل خوردگي باشد. نتيجه هاي آزمون هاي XRD و XRF از رسوب هاي روي سطح بيروني لوله، وجود تركيب هايي از سيليسيم، كلسيم و فسفر را نشان داد كه بيانگر كيفيت پايين آب ورودي به تبادلگر بود. اين تركيب ها مي توانند تشكيل پيل هاي غلظتي اكسيژن دهند و سرانجام موجب خوردگي زيررسوبي (زير مجموعه اي از خوردگي تنشي) شوند. از سويي تجمع رسوب هاي به دست آمده از خوردگي و نيز ته نشيني تركيب هاي موجود در آب مصرفي بر روي سطح بيروني لوله به ويژه در بخش ورودي روغن داغ به درون لوله، باعث افزايش مقاومت گرمايي از روغن درون لوله به آب درون پوسته و كاهش نرخ انتقال گرما مي شود. بنابراين به علت پديده بيش گرمايش بلند مدت، نقطه هاي داغي روي سطح بيروني لوله ايجاد شد كه سرعت خوردگي آن را نسبت به حالت معمول بسيار افزايش داد. همچنين ارزيابي تغييرهاي زماني جرم رسوب هاي تشكيل شده و مقاومت گرمايي آن ها با استفاده از رابطه هاي موجود در منابع معتبر نيز نشان داد كه با افزايش زمان جرم رسوب و مقدار مقاومت گرمايي آن به سرعت افزايش مي يابد و پس از آن به تقريب ثابت مي ماند.

In this study, we perform experimental and analytical investigations of corrosion effects on heat transfer in a kettle heat exchanger. In this heat exchanger, the oil is flown inside the tube and the water is flown inside the shell, which is their duty to convert water to superheat steam. First, the causes of corrosion in the heat exchanger are analyzed using optical and electronic microscopes and also metallographic experiments, that tube sintered ferrite, and perlite structure and grain size does not change in the surface crust boundary which illustrates the basic metal does not trigger the reaction. XRD and XRF experiments on the results of sediments in the external scale of silicate, calcium, and phosphorus tubes show that because of poor heat transfer, the feed water quality, the concentration of oxygen cells is made in that case sub-sediment corrosion which is the subset of SCC corrosion. This phenomenon reduces the outside of the tube thickness from 2.11 mm to 1.44 mm. Corrosion deposits in the outside surface of the tube cause a reduction in the heat transfer rate, which results in a hot spot, increasing tube oxidation intensity and corrosion. This issue exactly matches with a gradual reduction in the output heat exchanger vapor pressure during operation which is determined experimentally. MATLAB software coding is the relationship between sediment mass and sediment heat resistance. The results illustrate that by passing time, the sediment mass and sediment heat and at the end of this instance are matched with experimental results.