हीट एक्सचेंजर्स में संक्षारण के क्या कारण हैं?

कई प्रकार के हीट एक्सचेंजर हैं, जिनका रासायनिक उत्पादन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और जो महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये कई औद्योगिक क्षेत्रों में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले उपकरण हैं। हीट एक्सचेंजरों के उपयोग के दौरान अक्सर जंग लग जाती है। इस स्थिति के क्या कारण हैं? नीचे एक संक्षिप्त परिचय दिया गया है।

1. हीट एक्सचेंजर्स के लिए सामग्री का चयन: किस सामग्री का उपयोग करना है, यह निर्धारित करने वाला कारक उसकी किफ़ायती कीमत है। ट्यूब सामग्री में स्टेनलेस स्टील, कॉपर निकल मिश्र धातु, निकल आधारित मिश्र धातु, टाइटेनियम और ज़िरकोनियम आदि शामिल हैं। वेल्डेड ट्यूब का उपयोग उन स्थितियों को छोड़कर किया जाता है जहाँ उनका उद्योग में उपयोग नहीं किया जा सकता। संक्षारण प्रतिरोधी सामग्री का उपयोग केवल ट्यूब की तरफ़ किया जाता है, और कार्बन स्टील का उपयोग शेल की तरफ़ किया जाता है।

2. ताप एक्सचेंजरों का धातु संक्षारण

1) धातु संक्षारण का सिद्धांत: धातु संक्षारण से तात्पर्य आसपास के माध्यम की रासायनिक या विद्युत रासायनिक क्रिया के तहत धातुओं के विनाश से है, और अक्सर भौतिक, यांत्रिक या जैविक कारकों की संयुक्त क्रिया के तहत, अर्थात, उनके पर्यावरण के प्रभाव में धातुओं का विनाश होता है।

2) हीट एक्सचेंजर्स को संक्षारण से होने वाली कई सामान्य क्षतियाँ:

क. एकसमान संक्षारण: माध्यम के संपर्क में आने वाली पूरी सतह पर या एक बड़े क्षेत्र में होने वाली मैक्रोस्कोपिक एकसमान संक्षारण क्षति को एकसमान संक्षारण कहा जाता है।

ख. संपर्क संक्षारण: भिन्न-भिन्न विभव वाली दो धातुएँ या मिश्रधातुएँ एक-दूसरे के संपर्क में आती हैं और एक विद्युत अपघट्य विलयन में डूब जाती हैं, जिससे उनके बीच धारा प्रवाहित होती है। धनात्मक विभव वाली धातु की संक्षारण दर कम हो जाती है, जबकि ऋणात्मक विभव वाली धातु की संक्षारण दर बढ़ जाती है।

ग. चयनात्मक संक्षारण: वह घटना जिसमें किसी मिश्र धातु में एक निश्चित तत्व संक्षारण के कारण माध्यम में अधिमानतः प्रवेश करता है, चयनात्मक संक्षारण कहलाता है।

घ. छिद्र संक्षारण: धातु की सतह पर अलग-अलग छोटे बिंदुओं पर केंद्रित संक्षारण और अधिक गहराई को पिटिंग संक्षारण कहा जाता है, जिसे छोटे छिद्र संक्षारण या पिटिंग संक्षारण के रूप में भी जाना जाता है।

ई. गैप संक्षारण: धातु की सतहों के अंतरालों और ढके हुए क्षेत्रों में गंभीर गैप संक्षारण होता है।

च. अपरदन संक्षारण: अपरदन संक्षारण एक प्रकार का संक्षारण है जो माध्यम और धातु की सतह के बीच सापेक्ष गति के कारण संक्षारण प्रक्रिया को तेज करता है।

छ. अंतरकणीय संक्षारण: अंतरकणीय संक्षारण एक प्रकार का संक्षारण है जो धातुओं या मिश्रधातुओं के कणों की सीमाओं और समीपवर्ती क्षेत्रों को प्राथमिक रूप से संक्षारित करता है, जबकि कणों का संक्षारण अपेक्षाकृत छोटा होता है।

ज. तनाव संक्षारण दरार (एससीसी) और संक्षारण थकान (एससीसी) एक निश्चित धातु ढांकता हुआ प्रणाली में संक्षारण और तन्य तनाव की संयुक्त कार्रवाई के कारण होने वाली सामग्री दरारें हैं।

i. हाइड्रोजन क्षति: इलेक्ट्रोलाइट विलयन में धातु को संक्षारण, एसिड धुलाई, कैथोडिक संरक्षण या इलेक्ट्रोप्लेटिंग के कारण हाइड्रोजन पारगमन के कारण क्षति हो सकती है।

3. धातु संक्षारण पर शीतलन माध्यम का प्रभाव। उद्योग में सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला शीतलन माध्यम विभिन्न प्राकृतिक जल है। धातु संक्षारण को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं, जिनमें मुख्य कारक और कई सामान्यतः प्रयुक्त धातुओं पर उनके प्रभाव शामिल हैं:

1) घुली हुई ऑक्सीजन: पानी में घुली हुई ऑक्सीजन एक ऑक्सीडेंट है जो कैथोडिक प्रक्रिया में भाग लेती है, इसलिए यह आमतौर पर संक्षारण को बढ़ावा देती है। जब पानी में ऑक्सीजन की सांद्रता असमान होती है, तो एक ऑक्सीजन सांद्रण सेल बनता है, जिससे स्थानीय संक्षारण होता है। कार्बन स्टील, निम्न-मिश्र धातु स्टील, कॉपर मिश्र धातु और स्टेनलेस स्टील के कुछ ग्रेड के लिए, घुली हुई ऑक्सीजन पानी में उनके संक्षारण व्यवहार को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है।

2) अन्य घुली हुई गैसें: जब पानी में ऑक्सीजन नहीं होती, तो CO2 तांबे और स्टील में जंग लगाती है, लेकिन यह एल्युमीनियम में जंग नहीं लगाती। अमोनिया की थोड़ी मात्रा तांबे के मिश्रधातुओं को जंग लगाती है, लेकिन एल्युमीनियम और स्टील पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता। H2S तांबे और स्टील में जंग लगाता है, लेकिन एल्युमीनियम पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ता। SO2 पानी के pH मान को कम करता है और धातुओं के लिए इसकी संक्षारकता को बढ़ाता है।

3) कठोरता: सामान्यतः, मीठे पानी की कठोरता बढ़ने से तांबा, जस्ता, सीसा और स्टील जैसी धातुओं का संक्षारण कम होता है। अति मृदु जल में संक्षारकता प्रबल होती है, और इस प्रकार के जल में तांबा, सीसा और जस्ता का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए। इसके विपरीत, मृदु जल में सीसा संक्षारण-प्रतिरोधी होता है और उच्च कठोरता वाले जल में यह गड्ढायुक्त संक्षारण उत्पन्न करता है।

4) पीएच मान: पीएच>11 वाले पानी में स्टील कम संक्षारित होता है, तथा पीएच

5) आयनों का प्रभाव: क्लोराइड आयन स्टेनलेस स्टील जैसी निष्क्रिय धातुओं की सतह को नुकसान पहुंचा सकते हैं, जिससे पिटिंग संक्षारण या एस.सी.सी. उत्पन्न हो सकता है।

6) स्केल का प्रभाव: मीठे पानी में CaCO3 स्केल। CaCO3 स्केल परत ऊष्मा स्थानांतरण के लिए अनुकूल नहीं है, लेकिन यह संक्षारण को रोकने के लिए लाभदायक है।

4. संक्षारण पर ऊष्मा स्थानांतरण प्रक्रिया का प्रभाव: धातुओं का संक्षारण व्यवहार ऊष्मा स्थानांतरण और ऊष्मा स्थानांतरण रहित स्थितियों में भिन्न होता है। सामान्यतः, ऊष्मा स्थानांतरण धातुओं के संक्षारण को बढ़ाता है, विशेष रूप से उबलने, वाष्पीकरण या अतिताप की स्थितियों में। ऊष्मा स्थानांतरण का प्रभाव विभिन्न माध्यमों या विभिन्न धातुओं पर भिन्न होता है।

5. संक्षारण रोधी विधियाँ: हीट एक्सचेंजर्स में विभिन्न संक्षारण के कारणों को जानना और उपयुक्त संक्षारण रोधी उपायों का चयन करना उपकरणों के कुशल उपयोग के लक्ष्य को प्राप्त कर सकता है।