Koji su problemi s korozijom u elektrolizeru slane vode?

Elektrolizatori slane vode igraju ključnu ulogu u raznim industrijskim procesima, posebice u proizvodnji klora, natrijevog hidroksida i vodika putem elektrolize slanih otopina. Kao vodeći dobavljač elektrolizera slane vode, iz prve smo ruke svjedočili izazovima koje korozija može predstavljati ovim sustavima. Razumijevanje ovih problema s korozijom bitno je za osiguravanje dugotrajne učinkovitosti, pouzdanosti i sigurnosti elektrolizera slane vode.

Vrste korozije u elektrolizerima salamure

1. Ujednačena korozija
   Uniformna korozija, također poznata kao opća korozija, jedan je od najčešćih tipova korozije u elektrolizerima slane vode. U okruženju slane vode, metalne površine elektrolizera su u stalnom kontaktu s elektrolitom, koji sadrži visoku koncentraciju soli. Atomi metala na površini elektrolizera postupno se otapaju u elektrolitu, što dovodi do relativno ravnomjernog gubitka materijala po površini. Na primjer, komponente od mekog čelika u nekim starijim dizajnima elektrolizera salamure sklone su ravnomjernoj koroziji. Ovaj tip korozije može biti pogoršan čimbenicima kao što su visoka temperatura, visoka koncentracija soli i prisutnost otopljenog kisika u slanoj vodi.

2. Jamičasta korozija
   Jamičasta korozija je visoko lokalizirani oblik korozije koji se javlja kada se na metalnoj površini pojave male jamice ili rupe. U kontekstu elektrolizera slane vode, kloridni ioni u slanoj vodi igraju značajnu ulogu u pokretanju rupičaste korozije. Ioni klorida mogu prodrijeti kroz pasivni film na površini metala, što dovodi do stvaranja malih anodnih mjesta. Nakon što se te jame formiraju, proces korozije se ubrzava unutar jama zbog razlike u kemijskom okruženju između unutarnje i vanjske strane jama. Komponente od nehrđajućeg čelika u elektrolizerima slane vode posebno su osjetljive na rupičastu koroziju. Čak i mala ogrebotina ili nedostatak na površini od nehrđajućeg čelika može poslužiti kao početna točka za piting.

3. Pukotina korozije
   Korozija u pukotinama javlja se u uskim prazninama ili pukotinama između dviju površina, kao što je spoj između brtvi i metalnih prirubnica ili između preklapajućih metalnih dijelova u elektrolizeru. U tim pukotinama, protok elektrolita je ograničen, što dovodi do smanjenja kisika i nakupljanja proizvoda korozije. Rezultirajuće kemijsko okruženje unutar pukotine razlikuje se od onoga izvana, stvarajući elektrokemijsku ćeliju. Metal unutar pukotine djeluje kao anoda i korodira ubrzanom brzinom. Nakupljanje produkata korozije može dodatno pogoršati problem blokiranjem difuzije kisika i drugih vrsta u i iz pukotine.

4. Galvanska korozija
   Kada su dva različita metala u međusobnom električnom kontaktu u elektrolitu, kao što je slana otopina u elektrolizeru, može doći do galvanske korozije. Aktivniji metal djeluje kao anoda i korodira, dok manje aktivni metal djeluje kao katoda. Na primjer, ako je mjedena komponenta u dodiru s komponentom od nehrđajućeg čelika u okruženju salamure, mjed (koji je aktivniji) prvenstveno će korodirati. Brzina galvanske korozije ovisi o nekoliko čimbenika, uključujući razliku u elektrokemijskom potencijalu između dva metala, omjer površine anode i katode i vodljivost elektrolita.

Čimbenici koji utječu na koroziju u elektrolizerima salamure

1. Sastav salamure
   Sastav slane vode ima značajan utjecaj na korozijsko ponašanje elektrolizera. Koncentracija soli, posebice kloridnih iona, ključni je čimbenik. Veće koncentracije klorida povećavaju vjerojatnost rupičaste i pukotinske korozije. Druge nečistoće u slanoj vodi, poput teških metala, također mogu ubrzati koroziju. Na primjer, prisutnost iona željeza u slanoj vodi može katalizirati proces korozije pospješujući stvaranje produkata korozije.

2. Temperatura
   Temperatura ima presudnu ulogu u reakcijama korozije. Kako se temperatura slane vode povećava, općenito se povećava i stopa korozije. Više temperature ubrzavaju kemijske reakcije uključene u koroziju, kao što je otapanje metalnih atoma i difuzija iona u elektrolitu. Dodatno, temperatura može utjecati na stabilnost pasivnog filma na metalnoj površini. Na povišenim temperaturama, pasivni film može se lakše razgraditi, čineći metal osjetljivijim na koroziju.

3. pH vrijednost
   pH vrijednost slane vode također može utjecati na koroziju. Općenito, niži pH (kiseliji) okoliš povećava stopu korozije. Međutim, odnos između pH i korozije je složen i ovisi o vrsti metala i specifičnim kemijskim reakcijama koje se odvijaju u elektrolizeru. Za neke metale, kao što je aluminij, visoko alkalno okruženje također može uzrokovati koroziju.

4. Elektrolitski uvjeti
   Električni uvjeti u elektrolizeru, kao što su gustoća struje i primijenjeni potencijal, mogu imati značajan utjecaj na koroziju. Visoke gustoće struje mogu dovesti do povećanih stopa korozije, posebno u područjima gdje je raspodjela struje nejednolika. Primijenjeni potencijal također može utjecati na elektrokemijske reakcije na granici metala i elektrolita, potičući ili inhibirajući koroziju.

Posljedice korozije u elektrolizerima salamure

1. Smanjeni životni vijek opreme
   Korozija postupno kvari metalne komponente elektrolizera slane vode, smanjujući njihovu mehaničku čvrstoću i cjelovitost. S vremenom to može dovesti do kvara kritičnih komponenti, kao što su elektrode, stanične membrane i cijevi. Kao rezultat toga, ukupni životni vijek elektrolizera je značajno skraćen, zahtijeva češće zamjene i povećava troškove održavanja.

2. Smanjena učinkovitost
   Proizvodi korozije mogu se akumulirati na površini elektroda i drugih komponenti, smanjujući efektivnu površinu dostupnu za elektrokemijske reakcije. To dovodi do povećanja električnog otpora elektrolizera, što zauzvrat zahtijeva više energije za održavanje iste razine proizvodnje. Kao rezultat toga, energetska učinkovitost elektrolizera se smanjuje, što dovodi do viših operativnih troškova.

3. Kontaminacija proizvoda
   Korodirane metalne komponente mogu otpustiti metalne ione u slanu otopinu, koji mogu kontaminirati proizvode procesa elektrolize, kao što su klor i natrijev hidroksid. To može imati negativan utjecaj na kvalitetu konačnih proizvoda i učiniti ih neprikladnima za određene primjene.

4. Sigurnosni rizici
   Korozija može ugroziti strukturni integritet elektrolizera, povećavajući rizik od curenja i drugih sigurnosnih opasnosti. Na primjer, korodirana cijev može puknuti, oslobađajući opasne kemikalije poput plinovitog klora u okoliš. To predstavlja ozbiljnu prijetnju sigurnosti rukovatelja i okolnog okoliša.

Strategije ublažavanja

1. Odabir materijala
   Odabir pravih materijala za konstrukciju elektrolizera slane vode ključan je za sprječavanje korozije. Za komponente koje su u izravnom kontaktu sa slanom otopinom često se koriste materijali visoke otpornosti na koroziju, kao što su titan, tantal i određene vrste visokolegiranih nehrđajućih čelika. Ovi materijali na svojoj površini stvaraju stabilan pasivni film koji ih štiti od korozije.

2. Premazi i obloge
   Nanošenje zaštitnih premaza ili obloga na metalnu površinu može pružiti dodatnu barijeru protiv korozije. Epoksidni premazi, gumene obloge i keramički premazi obično se koriste u elektrolizerima slane vode. Ovi premazi mogu spriječiti izravan kontakt između metala i slane vode, smanjujući rizik od korozije.

   

3. Katodna zaštita
   Katodna zaštita je tehnika koja se koristi za sprječavanje korozije pretvaranjem metalne površine u katodu elektrokemijske ćelije. To se može postići korištenjem žrtvenih anoda ili primjenom vanjske električne struje. Žrtvene anode, kao što su cink ili aluminij, aktivnije su od metala koji se štiti i preferirano će korodirati, žrtvujući se kako bi zaštitile katodu. Sustavi katodne zaštite pod utjecajem struje koriste izvor napajanja za primjenu istosmjerne struje na metalnu površinu, čineći je katodom.

4. Pravilno održavanje i nadzor
   Redovito održavanje i nadzor elektrolizatora slane vode ključni su za otkrivanje i sprječavanje korozije. To uključuje provjeru komponenti na znakove korozije, mjerenje brzine korozije i održavanje odgovarajućih radnih uvjeta elektrolizera, kao što su temperatura, pH i sastav slane vode. Ranim otkrivanjem korozije mogu se poduzeti odgovarajuće mjere za sprječavanje daljnje štete.

Kao dobavljač slanog elektrolizera, razumijemo važnost rješavanja problema korozije kako bismo osigurali optimalnu izvedbu naših proizvoda. NudimoSustav elektro kloriranja slane vodeiSustav elektro kloriranja morske vodekoji su dizajnirani od materijala otpornih na koroziju i naprednih tehnologija za sprječavanje korozije. Ako ste zainteresirani saznati više o našim elektrolizatorima slane vode i kako vam možemo pomoći da prevladate izazove korozije, pozivamo vas da nas kontaktirate kako bismo razgovarali o vašim specifičnim potrebama i započeli pregovore o nabavi.

Reference

• Jones, DA (1996). Principi i prevencija korozije. Prentice Hall.
• Uhlig, HH i Revie, RW (1985). Korozija i kontrola korozije: Uvod u znanost i inženjerstvo korozije. Wiley.
• Fontana, MG (1986). Inženjerstvo korozije. McGraw - Hill.