بیشتر روش های رایج بررسی خوردگی که توسط مهندسان مجرب خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند در برگیرنده تجزیه و تحلیل نمونه های Coupon موجود در خط لوله هستند.
این نمونه ها قبل از قرار گرفتن در معرض مواد موجود در فرایند، به طور دقیق وزن می شوند و وضعیت فیزیکی آنها به منظور آشکار شدن هر گونه نقص احتمالی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. نتایج این بررسی به عنوان مبنایی برای تعیین میزان فرسایش کلی و ناحیه ای فلز در برابر مواد موجود،مورد استفاده قرار می گیرند. Coupon های اضافی که در سایر موقعیت ها قرار دارند منجر به جمع آوری حجم بیشتری از اطلاعات برای ارزیابی و دستیابی به تصویر دقیقتری از خوردگی می شوند.
ابزارهای موجود برای ارزیابی خوردگی، اطلاعات دقیقی برای تعیین نرخ فرسایش در اختیار کارشناسان قرار می دهند. ولی این داده ها تنها برای متخصصین سودمند است و نه برای متصدی یا مهندس سامانه های کنترل. هم اکنون فناوری ترانسمیترهای خوردگی در حال تغییر دادن این روند است.
این ترانسمیترها شامل الگوریتم های بسیار جدید و انحصاری و نیز روش های تجزیه و تحلیل داده هستند که به طور دقیق نرخ خوردگی و خوردگی محلی (Pitting) را اندازه گیری می کنند. آنالیز اعوجاج هارمونیک1 (HDA) برای بهبود عملکرد روش مقاومت قطبیِ خطی2 (LPR) که در صنعت از مقبولیت بالایی برخوردار است به منظور اندازه گیری میزان خوردگی به کار می رود. برای ارتقای بیشتر عملکرد، یک مقدار Stem Geary با کاربرد خاص (B-Value) را می توان در ترانسمیتر ذخیره کرده و آن را متناسب با نوع لوله و مواد موجود در فرایند به طور دقیق تنظیم کرد.
در طی یک چرخه اندازه گیری،ترانسمیترهای فرسایش، نویز الکتروشیمیایی را (ECN) از روشی جالب اندازه گیری می کنند. نتایج این اندازه گیری به همراه داده های مربوط به نرخ خوردگی، می تواند بیان کننده میزان خوردگی محلی باشد. در پایان هر چرخه اندازه گیری، نرخ خوردگی (یا مقدار Pitting ) محاسبه شده و به صورت یک سیگنال 4-20 mA در اختیار پرسنل کارخانه قرار داده می شود.
روش LPR مدتهاست که به عنوان یک استاندارد صنعتی در مانیتورینگ خوردگی عمومی بکار گرفته می شود. این روش بر اساس روابط Stem-Greary استوار است. این ارتباط B-Value ، تحریک بالقوه را با جریان خوردگی اندازه گیری شده مرتبط ساخته و بدین طریق مقاومت قطبیِ را اندازه گیری می کند. سپس این اندازه گیری برای تعیین نرخ خوردگی عمومی به کار می رود. از آنجا که استفاده از B-Value صحیح در این روش، امری بسیار مهم است این روش به تنهایی یک روش اندازه گیری غیرقابل اطمینان برای تعیین نرخ خوردگی به شمار می رود.
تجزیه و تحلیل HDA از تکامل روش LPR به دست می آید. با اعمال یک موج سینوسی فرکانس پایین به جریان اندازه گیری، مقاومت محلول خورنده از طریق تجزیه و تحلیل هارمونیکی سیگنال های حاصله محاسبه می شود. با داشتن مقاومت قطبی و نیز مقاومت محلول، نرخ خوردگی عمومی را به طور دقیق تری می توان تعیین کرد.
در نهایت، روش ECN امکان محاسبه نرخ خوردگی محلی را فراهم می کنند. ECN ، اندازه گیری نوسانات خود به خودی تولید شده در محل اتصال محلول و فلز در حال خوردگی است. این اندازه گیری تنها با استفاده از یک پُروبِ سه الکترودی امکان پذیر بوده و به منظور تعیین خوردگی محلی به کار می رود.
مانیتورینگ بی درنگ خوردگی
استفاده از یک سیگنال کنترل 4-20mA برای متصدی تجهیزات، امکان تفسیر وضعیت خوردگی را به صورت بی درنگ فراهم می آورد.متصدی قادر است وضعیت موجود نرخ خوردگی را با وضعیت پیشین آن مقایسه کند و به سرعت تغییرات پدید آمده در کیفیت آب، تغییرات شیمیایی و عملکرد بازدارنده (inhibitor) را تعیین کند. تمامی این شرایط که ممکن است بر خوردگی خط لوله تاثیر بگذارند، می توانند با استفاده از سامانه مانیتورینگ بی درنگ خوردگی بسیار دقیق ردیابی و کنترل شوند. علاوه بر این،متصدی کارخانه ای که ازچنین سامانه ای استفاده می کند، می تواند برای تعویض تجهیز مشکوک به عنوان بخشی از یک برنامه تعمیر و نگهداری پیشگویانه برنامه ریزی کند.
فناوری ترانسمیتر خوردگی برای نظارت بی درنگ بر خوردگی عمومی و محلی به جای تشخیص پس از وقوع مورد استفاده قرار می گیرد.
هم اکنون می توان به جای تشخیص وقوع خوردگی در یک دوره زمانی با استفاده از روش تحلیل Coupon ، میزان خوردگی را مانند دیگر متغیرهای فرایند از قبیل فشار، شار، سطح، حرارت و PH توسط متصدی کارخانه یا مهندس سامانه کنترل و با استفاده از واسطِ انسان- ماشین موجود اندازه گیری کرد.
فناوری ترانسمیتر خوردگی قادر است حتی وقتی که نرخ خوردگی عمومی پایین است میزان خوردگی محلی را تشخیص دهد. این یک موضوع بحرانی است زیرا خوردگی محلی درصورتی که در مراحل اولیه، شناسایی و خنثی نشود، می تواند بسیار خطرناک باشد.
متغیرهای Online از قبیل فشار، سطح و حرارت برای هر فرایندی بی نهایت مهم هستند، بنابراین تلاش برای دسترسی به اطلاعات Online خوردگی نیز منطقی به نظر می رسد. خطرات مربوط به سرریز یا لوله های فرسوده مهم تر از آن هستند که به صورت Off line محاسبه شوند.
تعاریف و مشخصات
پروب های مورد استفاده برای آشکار سازی خوردگی از سه الکترود تشکیل شده اند: دو تا برای اندازه گیری و یکی به عنوان مرجع. به منظور دستیابی به یک اندازه گیری صحیح، الکترودها باید از جنس همان ماده ای باشند که لوله یا تانک تحت نظارت از آن ساخته شده است. الکترودهای Sacrificial تحت تاثیر سیگنال کوچکی قرار گرفته و به طور مستقیم در جریان یک محیط خورنده قرار می گیرند. این سیگنال ها توسط ترانسمیتر در مدت7 دقیقه به منظور دستیابی به اطلاعات دقیقی از خوردگی تجزیه و تحلیل می شوند.
انواع مختلفی از پروب های مکانیکی برای سوار شدن مستقیم یا از راه دور در طول های ثابت یا قابل تنظیم، موجودند. درجه حرارت محیط فرایند می تواند تا125 درجه سانتیگراد باشد، در حالی که ترانسمیتر می تواند در محیطی با درجه حرارت28- تا70+ درجه سانتیگراد کار کند. ماده درون تانک یا لوله باید حداقل شامل1 درصد آب باشد. ترانسمیترهای خوردگی برای نصب در هر کاربرد صنعتی از تجهیزات فاضلاب تا فرایندهای شیمیایی تا پالایش نفت، طراحی شده اند. اگر محیط بی خطر (غیرانفجاری) باشد، این ترانسمیترها به سادگی قابل اتصال به یک ورودی آنالوگ سامانه DCS یا PLC و قابل نصب بر طبق مقررات محلی، ایالتی و ملی هستند.
برای کاربردهای گروه2 اگر ماده خورنده درون لوله غیر قابل اشتعال باشد می توان توسط مدارات دارای توان الکتریکی پایین، به طور مستقیم ترانسمیتر را درون موقعیت خطرناک گروه2 نصب کرد. در این پیکربندی، سیگنال کنترل (مدار 4-20mA) باید مطابق استاندارد »NEC« و به شیوه های سیم کشی گروه2، ایجاد شود.
طرح های مخصوص می توانند برای کاربردهای گروه یک تعدیل شوند. واحدهای »ذاتاً ایمن« (IS) نیاز به استفاده از یک سد ایزولاسیون میان کارت I/O (ورودی/خروجی) و ترانسمیتر دارند. یک مانع IS انرژی را در ناحیه گروه یک محدود کرده و به کمک ترانسمیتر پتانسیل شدیدی که می تواند منجر به مشتعل شدن ناحیه خطر شود را تخلیه می کند.
پیشرفت در زمینه مانیتورینگ خوردگی
فرایند خوردگی هنگامی آغاز می شود که یک فلز یا آلیاژ در معرض یک مایع هادی الکتریسیته قرار گیرد. در این صورت فلز یا آلیاژ مذکور طی یک فرایند الکترومکانیکی فرسایش خواهد یافت. مثال زیر یک واکنش ساده فلز (آهن) در برابر یک محلول اسیدی را نشان می دهد:
در اثر قرار گرفتن فلز سطح لوله یا تانک درون محلول مجاور (مایعی که سبب خوردگی می شود)، یک ناحیه آندی متشکل از یون Fe2+ تشکیل می شود. این فرایند منجر به افزایش الکترون ها در سطح فلز می شود. الکترون های اضافی به نقطه کاتدی مجاور جریان یافته که در نتیجه این حرکت جریان خوردگی (I corr) پدید می آید.