بررسی مقایسه ای خوردگی: محلول رسوب بردار میتره سرد (MDA0102) در برابر اسید هیدروکلریک
چکیده
تشکیل رسوب در تجهیزات صنعتی بهویژه در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی یکی از چالشهای همیشگی است که منجر به کاهش بازدهی، افزایش مصرف انرژی و خسارتهای جدی به تجهیزات میشود. روش رایج برای حذف این رسوبات، اسیدشویی با اسیدهای قوی مانند هیدروکلریک اسید است؛ اما این روش خود میتواند سبب خوردگی شدید فلزات زیرلایه شود.
در این پژوهش، عملکرد محلول رسوب بردار میتره سرد (MDA0102)— یک فرمولاسیون ایرانی با قدرت بالا در حذف رسوب و خوردگی بسیار پایین — با اسید هیدروکلریک 20% از نظر میزان خوردگی روی دو ماده کلیدی صنعتی (فولاد کربنی C1010 و تیتانیوم) مقایسه شد. نتایج آزمایشهای الکتروشیمیایی (طیفسنجی امپدانس و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک) نشان داد که میتره سرد در تمام غلظتهای آزمایشی (30% تا 60%)، نرخ خوردگی بسیار پایینتری نسبت به اسید هیدروکلریک دارد.این یافته، میتره سرد را به گزینهای ایمن، کارآمد و اقتصادی برای صنایع تبدیل میکند.
مقدمه: چرا رسوب زدایی هوشمند ضروری است؟
در خطوط لوله، مبدلهای حرارتی، بویلرها و سایر تجهیزات صنعتی، تشکیل رسوب ناشی از واکنش آب با مواد معدنی می تواند عواقب جدی داشته باشد:
- کاهش قطر لوله و جریان سیال
- افزایش فشار و مصرف انرژی پمپ ها
- کاهش انتقال حرارت در مبدل های حرارتی
- شروع فرآیندهای خوردگی زیرلایه
در عمل، بسیاری از صنایع همچنان به اسید هیدروکلریک بهعنوان راهحل اصلی رسوبزدایی متکی هستند. اما این اسید، علاوه بر خطرات ایمنی و زیستمحیطی، بهسرعت فلزات را خورده و عمر تجهیزات را کاهش میدهد.
در این میان، محلول میتره سرد (MDA0102) — محصولی نوآورانه از پژوهشهای داخلی شرکت آبریزان — بهعنوان یک جایگزین ایمن و کارآمد مطرح شده است. این محلول نهتنها طیف گستردهای از رسوبات (کربناتی، سولفاتی، سولفیدی و...) را حذف میکند، بلکه خوردگی بسیار پایینی روی آلیاژهای رایج صنعتی ایجاد میکند.
هدف این مقاله، ارائه شواهد علمی برای برتری میتره سرد در برابر اسید هیدروکلریک از دیدگاه خوردگی است — بهویژه برای دو ماده حیاتی: فولاد کربنی C1010 و فلز تیتانیوم.
شکل 1. تشکیل رسوب در خط لوله
روش شناسی: چگونه خوردگی را اندازه گیری کردیم؟
برای مقایسه دقیق، آزمایش های زیر در شرایط استاندارد (دمای 25C°، محلول ساکن) انجام شد:
مواد مورد آزمایش:
- فولاد کربنی C1010
- فلز تیتانیوم خالص
محیط های آزمایشی:
- محلول میتره سرد در غلظت های 30%، 40%، 50% و 60%
- محلول اسید هیدروکلریک 20% (غلظت رایج در صنعت)
روش های آنالیز:
1. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS)
← برای اندازهگیری مقاومت به خوردگی (Rct) بدون آسیب به نمونه
2. پلاریزاسیون پتانسیودینامیک (تافل)
← برای محاسبه نرخ خوردگی واقعی (بر حسب mm/year)
تمام آزمایش ها با دستگاه Autolab 302N و در سل سه الکترودی (الکترود کاری: نمونه فلزی، الکترود مرجع: Ag/AgCl، الکترود کمکی: پلاتین) انجام شد.
یافته های کلیدی: میتره سرد چقدر ایمن تر است؟
1. نتایج طیف سنجی امپدانس (EIS)
- مقاومت انتقال بار (Rct) در میتره سرد به طور متوسط 5 تا 10 برابر بیشتر از اسید هیدروکلریک بود.
- Rct بالاتر = خوردگی کمتر
- حتی در بالاترین غلظت (60%)، میتره سرد همچنان عملکرد بهتری نسبت به HCl داشت.
شکل 2. نمودار نایکوئیست آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی فولاد C1010 و تیتانیوم
شکل 3. مدارهای معادل منطبق شده بر نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
جدول 1. نتایج آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی فولاد C1010
محلول | RS (Ω) | Rct (Ω) | CPE (Y₀) (Sⁿ/Ω·cm²) | N |
MDA0102 30% | 2.627 | 607.43 | 0.00014 | 0.774 |
MDA0102 40% | 2.869 | 480.7 | 0.000124 | 0.806 |
MDA0102 50% | 2.53 | 455.79 | 0.000172 | 0.767 |
MDA0102 60% | 2.484 | 118.22 | 0.000176 | 0.791 |
HCl 20% | 2.572 | 63.084 | 0.00017 | 0.811 |
جدول 2. نتایج آزمون طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی فلز تیتانیوم
محلول | RS (Ω) | Rct (Ω) | CPE (Y₀) (Sⁿ/Ω·cm²) | N | CP (µF) | W (Y₀) |
MDA0102 30% | 3.048 | 134400 | 0 | 0.900 | - | - |
MDA0102 40% | 2.384 | 94031 | 7.86×10⁻⁵ | 0.889 | - | - |
MDA0102 50% | 2.522 | 44444 | 0.00016 | 0.870 | - | - |
MDA0102 60% | 2.638 | 1156.1 | - | - | 301 | 0.0015 |
HCl 20% | 2.585 | 589.87 | - | - | 432 | 0.0054 |
2. نتایج پلاریزاسیون تافل
- نرخ خوردگی (C.R) برای فولاد C1010 در HCl 20% : 2.490 mm/year
- همان نرخ در میتره سرد 30% : 0.266mm/year ← کاهش 89% خوردگی!
برای تیتانیوم:
- : HCl 20%4.276 mm/year
- میتره سرد 30% : 0.002 mm/year ← کاهش 99.95% خوردگی!
شکل 4. نمودار تافل حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک فولاد C1010 و فلز تیتانیوم
جدول 3. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک فولاد C1010
پارامتر محلول | Ecorr (V) | Icorr (A/cm2) | aβ (V/dec) | βc (V/dec) | C.R (mm/year) |
MDA0102 30% | -0/415 | 2/32×10-5 | 0/059 | 0/084 | 0/226 |
MDA0102 40% | -0/413 | 2/94×10-5 | 0/072 | 0/097 | 0/338 |
MDA0102 50% | -0/413 | 3/87×10-5 | 0/069 | 0/100 | 0/444 |
MDA0102 60% | -0/418 | 0/00015 | 0/077 | 0/088 | 1/667 |
HCl 20% | -0/412 | 0/00022 | 0/068 | 0/077 | 2/490 |
جدول 4. نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک فلز تیتانیوم
پارامتر محلول | Ecorr (V) | Icorr (A/cm2) | aβ (V/dec) | βc (V/dec) | C.R (mm/year) |
MDA0102 30% | 0.008 | 1.10×10⁻⁷ | 0.097 | 0.164 | 0.002 |
MDA0102 40% | 0.061 | 4.16×10⁻⁷ | 0.139 | 0.395 | 0.007 |
MDA0102 50% | 0.198- | 8.20×10⁻⁷ | 0.217 | 0.147 | 0.014 |
MDA0102 60% | 0.462- | 4.98×10⁻⁵ | 0.395 | 0.164 | 0.867 |
HCl 20% | 0.528- | 2.50×10⁻⁴ | 0.351 | 0.228 | 4.276 |
بحث و تحلیل: چرا این تفاوت آن قدر چشمگیر است؟
تفاوت چشمگیر در نرخ خوردگی، ریشه در ترکیب شیمیایی هوشمندانه میتره سرد دارد:
- حضور مهارکننده های خوردگی (Corrosion Inhibitors)در فرمولاسیون
- pH متعادل تر نسبت به اسیدهای معدنی
- عدم تولید گازهای خطرناک (مانند کلر در HCl )
- سازگاری با محیطزیست و ایمنی برای اپراتورها
در مقابل، اسید هیدروکلریک علیرغم اثربخشی در حذف رسوب بدون محافظت، فلز را به سرعت حل می کند و نیاز به افزودن مهارکننده های جداگانه دارد که خود هزینه و پیچیدگی را افزایش می دهد.
نتیجه گیری
بر اساس یافته های این پژوهش:
✅ میتره سرد (MDA0102) در تمام غلظت های آزمایشی، نرخ خوردگی کمتری نسبت به اسید هیدروکلریک 20% دارد.
✅ این تفاوت در مورد هر دو ماده — فولاد کربنی و تیتانیوم — بهوضوح مشاهده شد.
✅ میتره سرد نهتنها ایمنتر است، بلکه با کاهش آسیب به تجهیزات، هزینههای تعمیر و تعویض را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
بنابراین، برای صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهها و سیستمهای سرمایشی، جایگزینی اسید هیدروکلریک با میتره سرد یک تصمیم هوشمندانه، اقتصادی و پایدار است.
منابع
- Crabtree, M., et al. (1999). *Fighting scale: removal and prevention*. Oilfield Review.
- Olajire, A. A. (2015). *Oilfield scale management technology*. Journal of Petroleum Science and Engineering.
- Kamal, M. S., et al. (2018). *Oilfield scale formation and chemical removal: A review*. JPSE.
- شعله، م.، امیری، ا. (1400). عملکرد تست میدانی رسوب برداری آب شیرین کنMED با میتره سرد. دوازدهمین کنفرانس مبدلهای گرمایی.
- کجوری منش، م. (1390). بررسی اثر محلول جدید رسوب زدای غیرخورنده در تأسیسات سرمایشی. سومین همایش بین المللی مبدل های گرمایی.
- Kelly, R. G., et al. (2002). *Electrochemical techniques in corrosion science*. CRC Press.
اشتراک گذاری :
مقالات مرتبط
تعیین میزان صرفه جویی انرژی و بازگشت مالی به کارفرما درصورت استفاده از محلول میتره
یکی از مهمترین نکات در یک مبدل حرارتی میزان ضریب کلی انتقال گرماست. این ضریب بر حسب مقاومت های رسانشی و جابجایی بین سیالاتی که به ترتیب با دیوارهای مسطح و پوسته های استوانه ای از هم جدا شده اند بدست می آید. لایه رسوب روی سطوح ممکن است مقاومت در برابر انتقال حرارت بین دو سیال را به مقدار زیاد افزایش دهد. این اثر را با وارد کردن مقاومت گرمایی اضافی، با نام ضریب گرفتگی (Rf) می توان در نظر گرفت و مقدار آن به دمای کارکرد، سرعت سیال و مدت کارکرد مبدل بستگی دارد.
بازدارندگی محلول میتره صنعتی از خوردگی فولاد کربنی و ضدزنگ در محیط DM
هدف از این پژوهش تعیین میزان تاثیر محلول میتره صنعتی در کم کردن میزان خوردگی فلزات پرکاربرد که در معرض محیط آب های صنعتی قرار می گیرند، می باشد. نتایج نشان دادند که با استفاده از محلول میتره، خوردگی فلزات از جنس فولاد ساده کربنی و فولاد ضدزنگ در آب DM تا حد بالایی کاهش می یابد.
میزان کارایی محلول میتره سرد در رسوب برداری سیستم خنک کننده مدار باز
بررسی میزان کارایی محلول میتره ی رسوب بردار MDA0102 در محیط آب صنعتی طبق استاندارد NACE در دو محیط کربنات کلسیم و سولفات کلسیم و مقایسه با اسید شویی می باشد. بر اساس این تحقیق، این محلول بر خلاف محلول های مورد استفاده در اسید شویی که خوردگی را به شدت افزایش می دهند، یک محلول غیر خورنده می باشد. همچنین نتایج حاصل از کوپن گذاری حاکی از این مسئله بود که وجود محلول رسوب بردار میتره با تشکیل یک لایه ی نازک روی سطح در حال انتقال حرارت از وقوع خوردگی بیشتر جلوگیری خواهد کرد.
تاثیر بازدارنده رسوب و خوردگی میتره در سیستم های گرمایشی و سرمایشی
یکی از عوامل اصلی رسوب در تاسیسات ساختمانی، وجود کربنات کلسیم در آب می باشد، چرا که حلالیت این ترکیب در آب بسیار کم است و در صورت فراهم بودن شرایط، سریعاً رسوب می نماید. یکی از قسمت هایی که این شرایط را فراهم می کند، سطوح در تماس با آب در مبدل های حرارتی در بویلرهای گازسوز خانگی (پکیج گرمایی) می باشد.
میتره صنعتی (رسوب بردار و ضد خوردگی)
هر سیستمی که دما و آب، عناصر اصلی برای کارکرد آن هستند لاجرم به اختراع شرکت آبریزان با عنوان میتره صنعتی نیاز دارد، زیرا هر جا دما و آب باشد به وجود آمدن رسوب حتمی است، مگر اینکه مادهای استفاده شود که این رسوبات را معلق گرداند. این اصلیترین کار یک محلول فوقالعاده ضدرسوب است.
میتره سرد
میتره سرد، یک محلول حلال در آب با سرعت حل بالا، به عنوان یک رسوب بردار قوی و محصول نوآورانه شرکت آبریزان معرفی میشود. میتره سرد در پاسخ به نیاز صنعت به یک محلول جایگزین برای دی اسکلرها ساخته شد. دی اسکلر یک ماده رسوب بردار است که بر پایه اسید کلریدریک تولید میشود و بسیار خطرناک، سمی و خوردگی زا است.
مقایسه محلول میتره با DM
جهت مقایسه DM و محلول میتره باید در نظر داشت که برای رسوب برداری، پیشگیری از رسوب و پیشگیری از خوردگی باید از سه ماده متفاوت استفاده کرد که در این راستا معمولا از موادی مانند اسیدها جهت رسوب برداری،DM جهت حذف رسوب و در برخی موارد از موادی جهت حذف اکسیژن آب نیز استفاده می شود.
ضد رسوب میتره
حدود یک دهه است که محلول ضد رسوب جدیدی وارد بازار شده، ضد رسوبی که نقش مهمی در محافظت از انواع سیستم های گرمایشی و سرمایشی در مقابل تشکیل رسوبات دارد. این محصول تخصصی میتره نام دارد و اختراع نوین شرکت آبریزان می باشد.
دیدگاه خود را ارسال کنید
نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.