دیگ بخار (بویلر)

دیگ های بخار عمدتا از جنس فولادهای کربنی ساخته می شوند که سطح داخلی این فلزات که با آب در تماس است می بایست بدون رسوبات ناخواسته باشد. رسوبات دارای هدایت حرارتی پایین تری نسبت به فلزات هستند که باعث بالا رفتن دمای فلز در سمت دیواره احتراق می گردد. بنابراین سوخت بیشتری برای تولید بخار نیاز می شود. (ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد.)

تشکیل لایه مگنتیت در دیگ بخار

بخار در دمای بالا با یون آهن واکنش داده و تشکیل یک لایه یکنواخت از اکسید آهن Fe3O4 که به مگنتیت معروف است را می دهد. در یک اتمسفر کاهنده در دمای بالای 100 درجه سانتی گراد آب به عنوان یک ماده اکسید کننده عمل کرده و واکنش الکتروشیمیایی شکل گرفته و باعث تشکیل لایه ای از مگنتیت می گردد.

مزایا و معایب لایه مگنتیت

لایه مگنتیت ایجاد شده تیره رنگ، نازک و به شدت چسبنده می باشد که به عنوان لایه پسیو در سطح فولاد از ادامه خوردگی سطح جلوگیری می نماید. تشکیل این لایه مگنتیت در دیگ های بخار یک مزیت محسوب می شود که در شرایط ایده آل سطوح سمت دیواره آبی این فلزات با این فیلم نازک پوشش داده می شوند. گرچه با گذشت زمان لایه مگنتیت رشد کرده و متخلخل و یا حتی شکسته و جدا می گردد. پس به صورت موضعی این لایه رسوب به شدت ضخیم می شود. بعلاوه تاثیر منفی بر روی انتقال حرارت گذاشته و همچنین غیر یکنواختی ضخامت رسوب باعث چسبیدن دیگر رسوبات نمکی ناخواسته مانند کربنات کلسیم می شود.

کاهش راندمان و تصمیم به تمیزکاری بویلر

زمانی که راندمان بویلر بسیار کم می شود و یا انسداد و یا سوراخ شدن در لوله ها اتفاق می افتد، معمولا تصمیم به تمیزکاری بویلر می نمایند. این کار معمولا با بریدن چند لوله از قسمت هایی که انتظار بیشتری در تجمع رسوبات در آن مناطق وجود دارد صورت می پذیرد. پس از بررسی های گسترده متالورژیکی نمونه لوله به همراه رسوبات مربوطه جهت تمیزکاری یا اصطلاحا فرایند اسیدشویی مورد تست قرار می گیرد.

مراحل اسیدشویی

جهت انجام پروسه مناسب در جهت اسیدشویی دانستن میزان رسوبات در واحد سطح از مقدمات فرایند می باشد. مراحل به صورت زیر انجام می پذیرد:

1. چربی گیری
2. اسیدشویی با مخلوطی از اسید HF و HCl
3. پسیو کردن با استفاده از سیترات آمونیوم و یک معرف اکسید کننده

استفاده از محافظت کننده هنگام اسیدشویی

در طول پروسه اسیدشویی که با چرخش اسیدکلریدریک و فلوریدریک گرم صورت می گیرد، لایه مگنتیت با اسید واکنش می دهد. بنابراین غلظت آهن در محلول شوینده افزایش خواهد یافت، چرا که مگنتیت را در خود حل می کند. برای محافظت از فولاد لخت شده در مقابل اثر اسید، یک محافظت کننده اسیدی به آن اضافه می شود. این محافظت کننده اسیدی نرخ خوردگی را تا mpy50 کاهش می دهد. مقدار آهن موجود در محلول شوینده در حقیقت پارامتری از نتیجه اسیدشویی و اینکه اسیدشویی به چه شکل انجام شده می باشد. هنگامی که مقدار آهن در محلول ثابت ماند تمام مگنتیت حل شده و مرحله اسیدشویی پایان یافته است.

زدودن زنگ آهن بعد از اسیدشویی

بعد از مرحله اسیدشویی سطح فولاد واکنش پذیر و مرطوب خواهد بود و اکسیژن باعث تشکیل اکسید خواهد شد. در حقیقت آخرین مرحله از تمیزکاری بویلر زدودن این زنگ آهن و ایجاد یک لایه فیلم اکسید آهن پسیو می باشد. برای زدودن این زنگ آهن در ابتدا از یک محلول اسید سیتریک استفاده می شود، سپس اسید سیتریک با آمونیاک خنثی شده و تشکیل سیترات آمونیاک با یک PH قلیایی می شود. معمولا آهن حل شده به شکل هیدروکسید رسوب خواهد کرد. اما به دلیل تمایل شدید سیترات آمونیوم به تشکیل کمپلکس، آهن به صورت محلول باقی می ماند.

یک معرف اکسیژن زای قوی به سیترات آمونیوم برای فعال سازی یون های فرو برای اکسید شدن و بنابراین تبدیل آهن فلزی به حالت فریک یکنواخت اضافه می شود.

این عمل باعث پدیدار شدن یک لایه نازک، پسیو و چسبنده اکسید آهن Fe2O3 می شود.