Za koju vrstu lokalizirane korozije je osobito vjerojatno da će se pojaviti na točki preusmjeravanja tekućine u četverosmjernom konektoru

I. 4-kraki T-krak: čvor visokog rizika u sustavima cjevovoda

The 4-smjerni T-priključak , koji služi kao ključna komponenta za konvergentne i divergentne tokove u složenim fluidnim mrežama, podvrgnut je jedinstvenoj kombinaciji mehaničkog naprezanja, dinamike fluida i korozivnih čimbenika. Njegova izrazita geometrija čini ga čvorom visokog rizika unutar cijelog sustava.

Za razliku od ravnih dijelova cijevi, unutrašnjost 4-Way Tee uključuje nasilno križanje i oštro skretanje četiriju kanala protoka unutar središnje komore. Ova specifična unutarnja geometrija, posebno na ulazima grana gdje je tekućina podvrgnuta oštrom 90∘ promjena smjera, uzrokuje nagle promjene brzine i tlaka tekućine. Posljedično, ova geometrija pokreće specifične vrste lokalizirane korozije. Ovi lokalizirani oblici pokazuju stope korozije znatno veće od opće korozije, što lako dovodi do perforacije kroz stijenku i katastrofalnih kvarova.

II. Primarni tipovi lokalizirane korozije u zonama strujanja

U zonama okretanja protoka 4-smjernih T-priključaka, dvije najraširenije i najrazornije vrste lokalizirane korozije su korozija ubrzanog protoka (FAC) i erozija-korozija.

2.1 Korozija ubrzanog protoka (FAC)

2.1.1 Profesionalni mehanizam FAC-a

Korozija ubrzanog protoka, koja se ponekad povijesno, ali netočno naziva erozija-korozija, sada je jasno klasificirana u modernoj znanosti o koroziji. FAC prvenstveno opisuje fenomen gdje zaštitni oksidni sloj na metalnoj površini (kao što je magnetit Fe3O4 na čeliku) se ili otapa kemijski ili mehanički uklanja ubrzanom brzinom zbog povećane brzine tekućine i turbulencije, čime se ubrzava korozija osnovnog metala.

FAC je rezultat interakcije elektrokemijske korozije i dinamike fluida. Njegovi temeljni principi su:

1. Kontrola brzine prijenosa mase: U neutralnim ili slabo alkalnim vodenim otopinama (npr. napojna voda za kotlove, kondenzat), brzina korozije metala često se kontrolira brzinom prijenosa mase otopljenog kisika ili hidratiziranih iona na metalnu površinu. Visoka turbulencija unutar zone okretanja 4-Way Tee značajno istanjuje površinski difuzijski sloj (Nernst difuzijski sloj).

2. Ubrzano otapanje oksidnog sloja: Visoka brzina i visokoturbulentno strujanje, posebno u vodi s niskim sadržajem kisika ili deoksigeniranoj vodi visoke čistoće, ubrzava otapanje zaštitnog oksidnog sloja u tekućini u obliku topivih iona.

3. Izloženost podloge: Nakon što se zaštitni sloj ukloni, izloženi osnovni metal brzo korodira i stvara novi oksidni sloj. Međutim, ovaj novonastali sloj se ubrzanim protokom brzo otapa ili uklanja. To stvara začarani krug, što dovodi do brzog stanjivanja zidova.

2.1.2 Zašto su 4-Way Tees FAC vruće točke

Zona okretanja 4-Way Tee tipična je FAC vruća točka zbog:

• Visoki smični napon: Kako tekućina stvara a 90∘ pak, ekstremno visoka smična naprezanja tekućine stvaraju se na unutarnjoj strani zavoja (osobito na rubovima ulaza grana), izravno napadajući oksidni sloj.

• Lokalizirana visoka turbulencija: lokalizirana turbulencija visokog intenziteta koju stvaraju zone odvajanja protoka i recirkulacije značajno povećava stope prijenosa mase, ubrzavajući otapanje oksidnog sloja.

2.2 Erozija-korozija

2.2.1 Stručni mehanizam erozije-korozije

Erozija-korozija posebno se odnosi na sinergistički učinak mehaničkog trošenja i kemijske korozije kada medij sadrži čvrste čestice (npr. pijesak, troska, prah katalizatora). Čestice udaraju o metalnu površinu velikom kinetičkom energijom.

• Mehanička erozija: Čvrste čestice udaraju i skidaju ili ometaju metalnu rešetku, uzrokujući gubitak materijala.

• Sinergijski učinak: mehanička erozija ubrzava koroziju: udari čestica ne samo da uklanjaju zaštitni oksidni sloj, nego također izlažu svježu, aktivniju metalnu površinu, uzrokujući skokovito povećanje brzine elektrokemijske korozije. Istodobno, rastresita i porozna priroda proizvoda korozije čini ih osjetljivijima na struganje i uklanjanje od strane čestica, dodatno ubrzavajući proces erozije.

2.2.2 Žarišne točke erozije i korozije u 4-smjernim T-kracima

U 4-smjernom T-kraku, najteža područja za eroziju-koroziju su izravne udarne točke nakon zavoja i područje unutarnjeg savijanja otklona protoka. Zbog inercije tijekom skretanja, teške čestice nastoje zadržati svoj linearni moment, udarajući u suprotnu unutarnju stijenku okretne grane pri većim brzinama i kutovima.

Ovaj fenomen je posebno izražen u sustavima koji prenose kaše s visokim sadržajem krutih tvari ili koji rade pri velikim brzinama protoka.

III. Druge lokalizirane vrste korozije

Uz FAC i erozijsku koroziju, geometrijske karakteristike 4-smjernih T-priključaka mogu izazvati druge oblike lokalizirane korozije pod određenim uvjetima medija:

3.1 Korozija pukotina

Ako 4-kraki T-krak koristi navojne spojeve ili prirubničke spojeve, a na korijenima navoja, ispod brtve ili u zoni zavarivanja stvaraju se sitne pukotine koje je teško očistiti, može doći do korozije u pukotinama. Unutar ograničenog pukotina, obnavljanje tekućine je ograničeno, što dovodi do lokaliziranih promjena u gradijentima koncentracije kisika, pH razinama i koncentraciji kloridnih iona. To stvara korozijsku ćeliju, što dovodi do brzog otapanja metala unutar pukotine.

3.2 Jamičasta korozija izazvana turbulencijom

Dok turbulencija često inhibira opću koroziju, pod visokoturbulentnim strujanjem velike brzine u medijima koji sadrže visoke koncentracije kloridnih iona (kao što je morska voda), turbulencija može uzrokovati lokaliziranu eroziju na metalnoj površini, stvarajući sićušne aktivne točke. Ove točke su sklone evoluciji u jezgre rupičaste korozije. Nakon što se formira jamica, njen autokatalitički mehanizam tjera koroziju duboko u materijal, što na kraju dovodi do perforacije.