טיטניום וסגסוגותיו במגע עם מי ים ובאווירה ימית בהשוואה לפלב"מ מומחה לקורוזיה ולהגנה קתודית

Transcription

1 טיטניום וסגסוגותיו במגע עם מי ים ובאווירה ימית בהשוואה לפלב"מ נחום נוה אינג' מומחה לקורוזיה ולהגנה קתודית

2 תנאי הקורוזיה בים ובאווירה ימית מליחות גבוהה סביבה מצוינת להתפתחות חיים ומיקרו-חיים שרבים מהם נצמדים אל פני השטח של צינורות, פלטות וכד'. תכולת חמצן גבוהה. גלים )שחיקה עקב נגיפות של חול וגופים קשים וכד' )אזור ה- SPLASH ZONE הנמצא בחום פעילות הגלים המושפע גם מגבהי הגאות והשפל המרביים.( התזת טיפות מי ים לחות גבוהה )באווירה ימית( )באווירה ימית(

3 תופעות קורוזיה רבות למתכות שימושיות במי ים פלדה - קצב איכול גבוה מאד ורגישות רבה למרבית צורות הקורוזיה. פלדה מגולוונת כל זמן שהגילוון קיים קיימת הגנה קתודית ואין תופעות של קורוזיה מקומית. אולם הגילוון עצמו נתקף בקצב גבוה עד להיעלמו ואח"כ נתקפת הפלדה שאין לה יותר הגנה. פלב"מ - חלודה באווירה ימית, קורוזיה מהירה של גימום, נקיקים, וכל שאר צורות הקורוזיה במגע עם מי ים לגבי הפלב"מ הנפוצים ) ועוד(. אלומיניום - קורוזיה גלוונית עם מתכות אחרות ותופעת שחיקה - קורוזיה. נחושת - רגישה לקורוזיה במי ים ונתקפת במספר צורות קורוזיה. קופר-ניקל- )שחיקה - קורוזיה במחליפי חום( היקף שימוש גדול מאד בפלב"מ בעבר אבל עם הזמן צימצום כמעט מוחלט של השימוש ב- 316 ומעבר לפלב"מ דופלקס ואף לפלב"מ יקרות בהרבה ובמקביל חדירה מסיבית של הטיטניום למרבית המערכות המוליכות מי ים באוניות.בגלל חופש כמעט מוחלט מהתקפה קורוזיבית על כל צורותיה עד לטמפרטורה של 80 מ"צ.

4 חלודה קורוזיה של נירוסטה באווירה ימית ובמגע עם מי ים כדי להמחיש את היתרונות הבולטים של טיטניום באווירה ימית על פלב"מ נתאר בקצרה 2 מקרים אופייניים לפלב"מ : הראשון תופעה שהאדריכלים מרבים להיתקל בה וזאת מתוך אמונה שפלדות בלתי מחלידות אכן אינן מחלידות. השני במערכות שרות ימיות ובתעשיות שמשתמשות במי ים למטרותיהן. א.חלודה של מעקות פלב"מ במבנה נופש גדול קרוב לשפת הים. )מגע עם אווירה ימית( ב. חירור של מחליף חום צינורות בתחנת כח בישראל זורמים ומי ים ועומדים( )מגע עם מי ים

5 מאות של מעקות פלב"מ 304 במבנה גדול על יד הים החלידו אחרי מספר ימים

6 התנהגות הפלב"מ באטמוספירה בהשוואה למתכות שימושיות אחרות

7 מה קורה לפלב"מ ליד הים אחרי שנים

8 תופעת ההחלדה של פלב"מ באווירה ימית )נירוסטה( עקרון העמידות של פלב"מ תחמוצת כרום יוצרת שכבה פסיבית רצופה על פני הפלב"מ המונעת את ההחלדה. כל נקודת פגיעה בשכבת המגן עקב גורמים שונים עוברת חימצון מהיר במגע עם החמצן שבאוויר ובכך מוחזרת שלמות השכבה )הפסיביות( ובקצב מהיר. שבירת הפסיביות של הפלב"מ במקרים רבים מאד ע"י כלורידים בריכוזים גבוהים. נוכחות כלורידים בריכוזים גבוהים על פלב"מ גורמת לשבירת שכבת הפסיביות בנקודות רגישות ומתאפשרת חדירת הכלורידים אל מתחת לשכבת המגן תוך התקפה במוקדי חלודה, בכל מקום שבו טיפת מי ים נחתה היא יוצרת ריכוז גבוה מאד של כלורידים )אחרי התאדות המים. במקרה המתואר אחרי גילוי התופעה ולפני שהגעתי בוצעה פסיבציה שמטרתה הייתה לכאורה ביטול תופעת ההחלדה. אולם מסתבר שטיפול הפסיבציה לא תרם דבר לעצירת התופעה. הערה: טיפת מלח המקורית המותזת על ידי הרוח לעבר החוף מכילה כ- 2.5%, אחרי התייבשות הטיפה נוצרת משקע של - 100% מלח. מתחת לשכבת המלח שנוצרה מתחת לטיפה שהתייבשה - נוצר נקיק המונע חמצן מלהגיע ואז הכלורידים בריכוז של קרוב ל- 100% מלח בישול גורמים לשבירת הפסיבציה ומתחיל גימום. )חלודה מתפזרת מסביב לגומה.

9 השפעת הכלורידים וה- ph על קורוזית גימום וקורוזית נקיקים

10 להשוואה קורוזיה אטמוספרית של טיטניום באווירה ימית גם טיטניום מוגן בדרך דומה תחמוצת דו-ערכית של טיטניום הנוצרת במגע עם האוויר גורמת לפסיבציה של הטיטניום- אולם במקרה של הטיטניום עמידות השכבה כנגד התקפת הכלורידים גדולה לעין ערוך. השכבה אינה נפגעת באווירה ימית )וגם ולא במגע עם מי ים.( ע"פ TITANIUM METALS CORPORATION קצב הקורוזיה הממוצעת של טיטניום באווירה ימית אחרי 20 שנה הוא: = 0.001mpy מיקרון לשנה. קצב דומה נמצא גם באווירות תעשיתיות )ללא כלורידים(.

11 קורוזיה של מחליף חום מפלב"מ 316 L בתחנת כח של חברת חשמל הותקן מחליף חום צינורות מפלב"מ 316 L והחל לפעול. )המקרה היה לפני עשרות שנים( מדי פעם התגלה צינור נוזל ופתחיו משני הצדדים רותכו ונסתמו. אחרי זמן משהתברר כי מספר הצינורות שנסתמו גדול והספקי החלפת החום אינם מספיקים - הוחלט לעצור פעולתו לצורך החלפת כל הצינורות שנזלו. אחרי גמר החלפת הצינורות הנוזלים המחליף מולא במים והופעל אחרי יממה. אז התברר כי חורים התגלו במרבית הצינורות.

12 מה הסיבה לנזילות המהירות במחליף החום מצינורות פלב"מ כל משקע על פני שטח הפלב"מ גורם להיווצרות תא איוור דיפרנציאלי )בנקיק שנוצר מתחת למשקע( הגורם לשבירת הפסיבציה ולהתפתחות של גימום הפועל בקצב מהיר מאד עד לחירור. החמצן אינו יכול להגיע למקום וליצור מחדש את שכבת המגן ובמקביל קיימת נדידה של כלורידים לעבר האנודה המונעים כל אפשרות לריפוי שכבת המגן ותהליך החירור מתגבר. אגב, כדאי לדעת כי: התופעה קורית גם במי ברז רגילים בישראל בזמן ארוך יותר. קורוזיה במיכל פלב"מ שאיחסן זמנית מים עד להפעלתו חקרתי הופעת חורים בדופן מיכל פלב"מ 304 שנפחו 100 מ"ק ועובי 3 מ"מ ומתברר כי חורים אלה נוצרו תוך שבועות ספורים. תופעות דומות התגלו מקרים רבים גם בצנרת שנבדקה בדיקת לחץ והמים הושארו בצנרת ולא סולקו עד להפעלת הצנרת. במי ים עומדים - משך הזמן לחירור הוא יום יומיים. טיטניום חופשי מתופעה זו )ראה שירטוט להלן:

13 עמידות טיטניום טהור בתנאי כלורידים וטמפרטורה ( הו )ph-

14 צורות קורוזיה נפוצות במי ים והתנהגות הטיטניום בתנאים דומים קורוזיה אחידה טיטניום עמידה בצורה מוחלטת כנגד קורוזיה במי ים ובכל סוגי המים. עמידות כנגד שחיקה )אירוזיה( הטיטניום עמידה כנגד שחיקה במהירויות גבוהות מאד של עד כ- 35 מ' לשניה במי ים ללא חומרים מרחפים. )שכבת התחמוצת אינה נפגעת(. היא עמידה בתנאי שחיקה גבוהים כאשר חול נמצא במי הים הזורמים וזאת עד למהירויות של כ- 4.5 מי/שנ' מהירות הגורמת לשחיקה בנחושת ובאלומיניום. עמידות כנגד קורוזיה בקטריאלית לא דווח על שום מקרה של קורוזיה בקטריאלית לטיטניום. הצמדות חיים ימיים למשטחי פנים של צנרת הצמדות זו גורמת להקטנת חתך הזרימה להקטנת חלקות פני הצינורות )להקטנה ניכרת של כושר הזרימה ולהגדלת ניכרת של הפסדי הזרימה בתוך צנרת בכלל וצנרת מחליפי חום בפרט הקטנת תפוקות העברת החום. הצמדות זו קיימת גם בטיטניום, אך בניגוד לקופר ניקל ולאלומיניום ניתן לסלקם באמצעות הזרמת כלור חופשי, הזרמת אוזון שאמורה לתקוף את החיים. וכאמור עמידות הטיטניום בזרימות גבוהות מאד אינה גורמת כל נזק לצינורות הטיטניום.

15 המשך תופעת הגימום וקורוזיה הנקיקים הטיטניום חסין כנגד גימום וקורוזית נקיקים במי ים עד לטמפרטורות של 82 מ"צ גם כאשר קיימים עליו משקעים או גידולים ימיים. קורוזית סידוק מאמצים ותופעת התעייפות הטיטניום חסינה כנגד קורוזית מאמצים במי ים וחוזקה אינו מושפע אלא במידה קטנה מתופעת ההתעייפות.

16 המשך קורוזיה גלוונית טיטניום אינו נפגע מקורוזיה גלוונית במי ים. זאת בניגוד לאלומיניום שגם היא נחשבת למתכת פעילה וגם עליה נוצרת שכבת תחמוצת מגינה. )אך זו נפגעת בקלות( מתברר שכושרה של תחמוצת הטיטניום לשמור על פסיביות היא יוצאת דופן. למעשה היא הופכת את כל המתכות פרט למתכות האצילות לאנודה וגורמת לנזקי קורוזיה גלוונית לכולן.

17 הטיטניום בשורה הגלוונית

18