Monitorowanie korozji w instalacjach wody spo ywczej
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 48

Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej PowerPoint PPT Presentation


  • 153 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej. Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny Gdańsk University of Technology. Juliusz Orlikowski. Monitorowanie korozji. Konieczność oceny odporności korozyjnej nowych tworzyw.

Download Presentation

Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej

Katedra Elektrochemii, Korozji

i Inżynierii Materiałowej

Wydział Chemiczny

Gdańsk University of Technology

Juliusz Orlikowski


Monitorowanie korozji

Konieczność oceny odporności korozyjnej nowych tworzyw.

Weryfikacja użyteczności stosowanych rozwiązań zabezpieczeń przeciwkorozyjnych.

Ustalenie form zagrożenia w warunkach eksploatacji.

Wskazanie (lub ustalenie) mechanizmu danego zjawiska korozyjnego.


Formy korozji w układach wodnych

Korozja równomierna

Korozja lokalna

Korozja podosadowa

Korozja selektywna

Korozja międzykrystaliczna

Pękanie korozyjne


Korozja ogólna


Korozja podosadowa


Korozja selektywna

Grafit

Rura żeliwna

Rok budowy rurociągu - 1897


Korozja lokalna


Pękanie korozyjne


Klasyczne metody oceny agresywności korozyjnej wody

Badania analityczne wody:

badania pH

badania przewodnictwa

Badania zawartości jonów: Ca+2, Fe+3, Cl- zasadowość ogólna, zawartość tlenu

Wyznaczanie indeksów agresywności korozyjne wody


Indeksy agresywności korozyjnej wody

Indeks Langeliera:

gdzie: LSI – indeks Langerier’a, pH – odczyn kwasowości badanej wody, pHS - odczyn kwasowości wody po nasyceniu węglanem wapnia

LSI > 0 – woda nieagresywna

LSI < 0 – woda agresywna


Indeksy agresywności wody

Indeks Stabilności Ryznara (RSI)

Indeks Stiff-Davis (ISD) – analizowane są inne jony

Indeks Puckorius’a (PSI) – właściwości buforowe oraz wpływ powstających osadów

Indeks Larson-Skold’a (ILS) – badania empiryczne (korozja stali węglowej na terenie wielkich jezior USA)


Wady indeksów korozyjności

Wpływ bioorganizmów

Wpływ oddziaływania powstających związków chemicznych na siebie

Związki kompleksujących jony

Związki jonowe i niejonowe

Związki inhibitujące i akcelerujące korozję

Wpływ rozpuszczonych gazów


Pomiar bezpośredni szybkości korozji

Metoda polaryzacji liniowej

Metoda rezystometryczna

Pomiar grawimetryczny

Pomiar temperatury

Pomiar szumu elektrochemicznego

Pomiar analizy harmonicznej

Pomiar spektroskopii impedancyjnej


Pomiar rezystometryczny

Metoda polega na umieszczeniu w środowisku korozyjnym sondy korozymetrycznej wyposażonej w czujnik wykonany z metalu będącego przedmiotem badań

Szybkość korozji obliczana jest na podstawie pomiarów rezystancji elektrycznej, a nie ubytków masy


Czujnik rezystometryczny


Pomiary rezystometryczne

Pozwala na wykonywanie pomiarów średniej szybkości korozji w funkcji czasu

Im dłuższy czas pomiaru tym większa dokładność

Długotrwały pomiar niszczy elementy czujnika

Konieczność doboru czujnika pod kątem spodziewanej szybkości korozji wraz z oceną czasu eksploatacji czujnika


Pomiary rezystometryczne


Pomiary rezystometryczne

Prostota i łatwość wykonania pomiaru

Możliwość uzyskania wyniku w krótkim czasie

Możliwość stosowania czujnika w szerokiej gamie środowisk korozyjnych, w tym nieprzewodzących prądu elektrycznego (gazy lub pary)

Wiele sond korozyjnych rozmieszczonych w instalacji przemysłowych może być obsługiwana jednym przyrządem

Konieczność wykonywania co najmniej dwóch pomiarów w pewnym okresie czasu

Sondy są jednorazowe i nie nadają się do regeneracji


Pomiar polaryzacji liniowej

Pomiar polega na wykonywaniu badań elektrochemicznych

Dokonuje się polaryzacji elektrody czujnika średnio o wartość potencjału równej 10mV

W wyniku pomiaru uzyskuje się wartość prądu na podstawie której z prawa Faraday’a można wyznaczyć ubytek korozyjny materiału


Czujnik polaryzacyjny


Czujnik polaryzacyjny pozwala na wykonywanie dodatkowych pomiarów:

pomiar grawimetryczny (elektrody czujnika można demontować)

pomiar potencjału

pomiar prądu galwanicznego

pomiar szumu elektrochemicznego

analiza harmoniczna


Pomiar polaryzacji liniowej

Pozwala na wyznaczenie chwilowej szybkości korozji

?


Pomiar polaryzacji liniowej

Nieniszczący charakter pomiarów

Możliwość pomiarów b. małych szybkości korozji nieuchwytnych metodami klasycznymi

Krótki czas pomiarów (najczęściej kilka minut)

Stosowalność metody do środowisk elektrolitycznych (uwaga na przepływy burzliwe),

Trudności stosowania w przypadku układów korozyjnych wykazujących: silny dryft potencjału korozyjnego, oscylacje, szumy elektrochemiczne, nieodwracalność polaryzacji anodowej i katodowej (silna histereza)


Pomiar szumu elektrochemicznego

  • Technika bezinwazyjna, pasywna (nie wprowadzająca zaburzenia do układu korozyjnego) - rejestracja i analiza sygnałów elektrycznych generowanych przez korodujący materiał

  • Umożliwia określenie szybkości korozji jak również ocenę rodzaju zaatakowania.

  • Możliwe jest osiągnięcie dużej dokładności, pomiary liniowego ubytku materiału na poziomie 1m.

  • Specyficzne wymogi techniki związane z rejestracją sygnałów o bardzo niskich natężeniach oraz małych częstotliwościach (długie czasy pomiaru).


Źródła szumu elektrochemicznego

  • Ruch nośników ładunku elektrycznego: szum, którego gęstość widmowa mocy (PSD) pozostaje stała w szerokim zakresie częstotliwości (wymianaładunków między nośnikami; szumy termiczne).

  • Procesy zachodzące na powierzchniachelektrod (zwłaszcza na ich niejednorodnościach). Generują szumy o częstotliwościach zwykle poniżej 1 Hz. PSD tego typu fluktuacji zazwyczaj zależy od częstotliwości. Zjawiska powyższe mają charakter stochastyczny i sąściśle związane z molekularną budową materii.

  • Powolne zmiany fizyczne i chemiczne zachodzące w układzie elektrochemicznym (głównie w otoczeniu powierzchni elektrod) przyczyniają się do powstawania dryftu potencjału elektrodowego i prądu – obserwowanych jako ich powolne zmiany.


Konfiguracja układu pomiarowego


Sonda pomiarowa

Pomiar fluktuacji potencjału pomiędzy dwoma zwartymi elektrodami roboczymi i elektrodą odniesienia.

Pomiar prądu zwarcia pomiędzy dwoma jednakowymi elektrodami.

Uniwersalne sondy trójelektrodowe na których mogą być prowadzone pomiary różnymi technikami (impedancja, polaryzacja liniowa)


Analiza statystyczna

Odchylenie standardowe szumu potencjałowego

Odchylenie standardowe szumu prądowego

Parametry statystyczne przebiegów szumowych umożliwiają określenie szybkości korozji. Uznaną miarą jest rezystancja szumowa, wielkość odwrotnie proporcjonalna do szybkości korozji.

Analiza widmowa


Korozja lokalna(realizacja procesu niestacjonarnego)

Rejestr szumu prądowego odpowiadający korozji stali stopowej 0H18N9 w środowisku 0,6 M FeCl3 (A). Widma fourierowskie dla fragmentów sygnału (B i C)


Wykorzystanie analizy niestacjonarnej


Wżerowanie metastabilne a lokalne spektrogramy STFT...

Fragment przebiegu prądowego szumu elektrochemicznego (stal 0H18N1T w 0,5 M roz-

tworze chlorku żelaza (III).)

Spektrogram STFT powyższego przebiegu. (Fs=50 Hz, okno typu Hanninga, 128 punktów)


Analiza harmoniczna

  • Wykorzystanie nieliniowego charakteru procesów elektrochemicznych.

  • Pobudzenie z wykorzystaniem jednej lub dwóch (intermodulacja) sinusoid potencjałowych.

  • Odpowiedź prądowa w postaci zbioru sinusoid prądowych


Sygnał pobudzający


Odpowiedź prądowa


Struktura intermodulacyjna


Możliwości

  • Układy kontrolowane aktywacyjnie

  • Układy kontrolowane dyfuzyjnie

  • Układy aktywno-pasywne


Automatyczny system monitorowania korozji

Komputer

przemysłowy:

analiza danych

Centralna sterownia: szybkość korozji

Czujniki

  • Transfer danych:

  • Sieć komputerowa

  • Modem

  • Sieć bezprzewodowa:

  • GSM (GPRS), SMS

System sterowania

i kondycjonowania sygnału


System sterowania

i kondycjonowania danych


Komputerowy system pomiarowy


Komunikacja bezprzewodowa

Przemysłowy komputer

pomiarowy

Pliki pomiarowe

Terminal GPRS

telefonia komórkowa

Serwer www, ftp

Transmisja FTP

Dostęp do danych

poprzez www, wap


Instalacja ciepłej wody – basen pływacki

Wpływ dodatków bakteriobójczych na szybkość korozji


Wyniki pomiaru szybkości korozji

Wyraźny cykl dobowy ----- przyczyny ???

Analiza szybkości przepływu wody na proces korozji


Wyniki pomiarów szybkości korozji wykonanych za pomocą automatycznego systemu monitorowania korozji, kolorem czarnym zaznaczono typowy przebieg dobowy, krzywa purpurowa – operacja termicznego usuwania bakterii Legionella


Geotermia Podhalańska S.A.Dobór materiałów konstrukcyjnych na nowe instalacje


Automatyczny system monitorowania – sieć wodociągowa miasta Gdańsk


Analiza skuteczności działania inhibitorów korozji

bez inhibitora


Analiza zasięgu działania inhibitora korozji


Wnioski :

  • Wykorzystanie automatycznego systemu monitorowania korozji umożliwia wykonywanie ciągłych pomiarów szybkości korozji.

  • Z racji zastosowania prostych rozwiązań system charakteryzuje się dużą uniwersalnością (możliwość stosowania różnych czujników) oraz bardzo niską ceną

  • System bezprzewodowego systemu komunikacji umożliwia zdalne wykonywanie pomiarów i ciągłą ocenę szybkości korozji, ponadto możliwe jest sterowanie pracą systemu i ocena jego stanu.

  • System zapewnia obok pomiaru chwilowych szybkości korozji pomiar temperatury, pomiar zawartości tlenu, pomiar stężenia jonów chlorkowych, pomiar pH wody.

  • Konstrukcja czujników korozyjnych umożliwia ocenę ubytków wagowych elektrod (pomiar grawimetryczny) oraz wizualną ocenę charakteru uszkodzeń korozyjnych.


  • Login