روش ها و تجهیزات پایش خوردگی

خوردگی یک پدیده طبیعی است که منجر به تخریب مواد، به‌ویژه فلزات، در اثر واکنش با محیط می‌شود. مانیتورینگ خوردگی با استفاده از روش‌های مختلف به تشخیص و مدیریت مشکلات خوردگی در صنایع مختلف کمک می‌کند. در این مقاله با انواع روش های پایش خوردگی به ویژه روش  LPR (پایش مقاومت قطبش خطی) آشنا میشویم.

خوردگی و انواع آن

خوردگی فرآیندی است که طی آن فلزات یا مواد دیگر، بر اثر واکنش با عوامل محیطی مانند اکسیژن، رطوبت یا مواد شیمیایی، به تدریج تخریب و تجزیه می‌شوند. این پدیده موجب از بین رفتن خواص مکانیکی و ظاهری مواد می‌شود و در صنایع مختلف، از جمله نفت، گاز، پتروشیمی و آب، بسیار اهمیت دارد. کنترل خوردگی برای افزایش عمر مفید تجهیزات و جلوگیری از حوادث ضروری است.

جهت اطلاعات بیشتر در مورد فرآیند خوردگی کلیک کنید.

انواع خوردگی:

پایش خوردگی

پایش خوردگی فرآیند بررسی و اندازه‌گیری میزان و سرعت خوردگی در تجهیزات و سازه‌های فلزی است. این کار با استفاده از سنسورها و ابزارهای تخصصی برای تشخیص زودهنگام آسیب‌های ناشی از خوردگی صورت می‌گیرد و به پیشگیری از خرابی‌ها و افزایش عمر تجهیزات کمک می‌کند.

لزوم استفاده از پایش خوردگی

پایش خوردگی به‌منظور:

• تشخیص به‌موقع آسیب‌ها،
• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری،
• افزایش ایمنی تجهیزات،
• و افزایش عمر مفید سازه‌ها و تأسیسات

استفاده می‌شود. این پایش امکان جلوگیری از توقف‌های ناگهانی و کاهش ریسک حوادث را نیز فراهم می‌کند.

مزایای روش‌­های مانیتورینگ خوردگی

افزایش عمر تجهیزات: با شناسایی و کنترل خوردگی، از آسیب‌های طولانی‌مدت به تجهیزات جلوگیری می‌شود.

کاهش هزینه‌ها: پایش خوردگی به تعمیرات پیشگیرانه کمک می‌کند و هزینه‌های سنگین تعویض و تعمیرات اساسی را کاهش می‌دهد.

افزایش ایمنی: پیشگیری از نشت مواد خطرناک یا خرابی تجهیزات حساس ایمنی کارکنان و محیط را تأمین می‌کند.

بهبود کارایی و بهره‌وری: کاهش توقفات ناگهانی و خرابی‌های غیرمنتظره به عملکرد پیوسته سیستم‌ها کمک می‌کند.

تسهیل برنامه‌ریزی تعمیرات: با داشتن داده‌های پایش مداوم، برنامه‌ریزی تعمیرات دقیق‌تر و بهینه‌تر انجام می‌شود.

روش ها و تجهیزات پایش خوردگی

روش‌های پایش خوردگی شامل تکنیک‌های متنوعی هستند که برای کنترل و ارزیابی وضعیت خوردگی در تجهیزات و سازه‌های فلزی به کار می‌روند. برخی از روش‌های رایج عبارت‌اند از:

1.پایش مقاومت الکتریکی (ER):
تغییرات مقاومت در یک نمونه فلزی در معرض خوردگی برای اندازه‌گیری سرعت کاهش ضخامت فلز بررسی می‌شود.

2. پایش مقاومت قطبش خطی (LPR):
روشی الکتروشیمیایی برای اندازه‌گیری سرعت خوردگی لحظه‌ای در محیط‌های آبی که معمولاً به دستگاه LPR نیاز دارد. خوشبختانه این دستگاه توسط شرکت ما برای اولین بار در ایران تولید شده است و در نمایشگاه ایران ساخت از این محصول رونمایی شد.

3. آنالیز امپدانس الکتروشیمیایی (EIS):
برای اندازه‌گیری مقاومت خوردگی و بررسی ویژگی‌های لایه محافظ روی فلز استفاده می‌شود و اطلاعات دقیقی از رفتار خوردگی فلز فراهم می‌کند.برای اجرای این تکنیک به یک دستگاه پتانسیواستات نیاز است.

4. پایش هیدروژن:

میزان هیدروژن جذب‌شده توسط فلز که باعث آسیب‌های مرتبط با هیدروژن (مانند ترک‌خوردگی) می‌شود، اندازه‌گیری می‌شود. این روش در صنایعی مانند پالایشگاه‌ها و صنایع هسته‌ای اهمیت ویژه‌ای دارد.

5. روش‌های وزنی (گراویمتری):
با استفاده از نمونه‌های کوچک فلزی که وزنشان در زمان‌های مشخص اندازه‌گیری می‌شود، میزان کاهش وزن ناشی از خوردگی تعیین می‌گردد.

6. روش‌های نوری و میکروسکوپی:
از میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی برای مشاهده و بررسی تغییرات سطح فلز استفاده می‌شود؛ این روش‌ها جزئیات دقیق لایه‌های خوردگی و محصولات تشکیل‌شده روی سطح فلز را مشخص می‌کنند و برای بررسی‌های دقیق بعد از انجام آزمایشات خورندگی بسیار مفید هستند.

هر یک از این روش‌ها بسته به نوع سازه، جنس فلز و شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرند و در تشخیص دقیق‌تر میزان خوردگی نقش اساسی دارند که در ادامه به تعدادی از رایج ترین آن ها میپردازیم.

پایش مقاومت الکتریکی (ER)

در پروب‌های ER، مقاومت الکتریکی از طریق اندازه‌گیری تغییر جریان الکتریکی اعمال‌شده بر ماده ثبت می‌شود؛ هرچه خوردگی پیشرفت کند، ضخامت ماده کاهش یافته و مقاومت آن افزایش می‌یابد. این تغییرات مقاومت به‌طور مستقیم با میزان کاهش ضخامت و در نتیجه نرخ خوردگی مرتبط است.

مزایای روش پایش مقاومت الکتریکی

مانیتورینگ با پروب‌های ER مزایای زیادی دارد؛

•  این روش امکان پایش خوردگی به‌صورت لحظه‌ای و پیوسته را فراهم می‌کند
•  به علت نیاز نداشتن به حضور کاربر در محل آزمون، به‌ویژه برای محیط‌های دور و غیرقابل دسترس مناسب است.
•  پروب‌های ER برای محیط‌های مایع و گازی و در دماها و فشارهای مختلف قابل استفاده‌اند و به‌ویژه در صنایعی چون نفت و گاز و صنایع شیمیایی که تجهیزات گران‌قیمت و خطوط انتقال گسترده‌ای دارند، محبوبیت دارد.
•  این پروب‌ها می‌توانند به همراه سیستم‌های ذخیره داده و ارسال از راه دور استفاده شوند تا اطلاعات خوردگی را به صورت بی‌وقفه جمع‌آوری و برای واحد کنترل ارسال کنند.

کوپن‌گذاری

کوپن‌گذاری یک روش سنتی و قابل اعتماد برای پایش خوردگی است که در آن قطعات فلزی کوچک یا “کوپن‌ها” از آلیاژهای مشخص در محیط خورنده مورد نظر قرار می‌گیرند. این کوپن‌ها پس از گذشت مدت زمان مشخص، بازیابی شده و وزن آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود تا میزان کاهش وزن ناشی از خوردگی محاسبه شود. نتایج به‌دست‌آمده نرخ خوردگی و نوع خوردگی (مانند خوردگی یکنواخت یا موضعی) را مشخص می‌کند.

این روش از محبوبیت زیادی برخوردار است زیرا می‌تواند اطلاعات دقیقی از میزان و نوع خوردگی محیط فراهم کند و تطابق کوپن با شرایط مواد در سیستم اصلی کمک می‌کند که نتایج به‌دست‌آمده دقیق و کاربردی باشند.

مانیتورینگ مقاومت قطبش خطی (LPR)

مقاومت پلاریزاسیون خطی (Linear Polarization Resistance یا LPR) یکی از روش‌های مؤثر و شناخته‌شده برای ارزیابی و پایش خوردگی در فلزات و آلیاژها است. این روش به‌طور ویژه در صنعت و تحقیق برای سنجش نرخ خوردگی استفاده می‌شود و از آنجایی که نسبت به روش‌های دیگر سریع و غیر مخرب است، محبوبیت زیادی دارد.

 اصول روش LPR

روش LPR بر اساس اصول الکتروشیمیایی استوار است و به اندازه‌گیری تغییرات پتانسیل الکترود در یک سیستم الکتروشیمیایی می‌پردازد. در این روش، یک سیگنال پتانسیل کوچک (معمولاً در محدوده چند میلی‌ولت) به الکترود کار (working electrode) اعمال می‌شود و جریان ناشی از این پتانسیل اندازه‌گیری می‌شود. رابطه بین جریان و پتانسیل به‌دست‌آمده به‌صورت خطی فرض می‌شود. این رفتار خطی، نشان‌دهنده این است که تغییرات جریان به‌صورت مستقیم با نرخ خوردگی در ارتباط است. (جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد ولتامتری کلیک کنید.)

 محاسبه جریان خوردگی

جریان خوردگی با استفاده از  رابطه زیر محاسبه می‌شود:

در این فرمول:
(ICorr) : جریان خوردگی (corrosion current) به آمپر
(RP) : مقاومت قطبش خطی (polarization resistance) به اهم
(B) : ثابت تافل (Tafel constant) به ولت، که به نوع فلز و محیط بستگی دارد.

با اندازه‌گیری مقاومت قطبش و دانستن ثابت تافل، می‌توان نرخ خوردگی را محاسبه کرد.

مزایای روش LPR

پایش مقاومت قطبش خطی (LPR) یک روش مؤثر برای ارزیابی و پایش خوردگی در سیستم‌های مختلف است. در ادامه، به برخی از مزایای کلیدی این روش می‌پردازیم:

1. دقت و حساسیت: این روش می‌تواند نرخ خوردگی را با دقت بالا و در مدت زمان کوتاه اندازه‌گیری کند.

2. غیر مخرب: از آنجا که این روش بر اساس اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی است، آسیبی به نمونه وارد نمی‌کند.
3. قابلیت اجرا در محیط‌های مختلف: LPR می‌تواند در شرایط مختلف شیمیایی و دمایی استفاده شود و نتایج قابل اعتمادی به‌دست دهد. این روش می‌تواند در انواع محیط‌ها، از جمله محیط‌های خورنده، اسیدی و بازی به کار رود. این ویژگی آن را برای استفاده در صنایع مختلف، از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، و صنایع دریایی مناسب می‌سازد.

4. سرعت و آسانی در انجام آزمایش
این روش به سرعت قابل اجرا است و به تجهیزات پیچیده کمتری نسبت به سایر روش‌های خوردگی نیاز دارد. نتایج می‌توانند در زمان کوتاهی به دست آید و به سرعت وضعیت سیستم بررسی شود.

5. قابلیت اندازه‌گیری مداوم
روش LPR این امکان را فراهم می‌کند که بتوان به‌صورت مداوم و در زمان واقعی، نرخ خوردگی را پایش کرد. این ویژگی به شناسایی مشکلات و خطرات پیش از وقوع خرابی‌های جدی کمک می‌کند.

6. سهولت در تجزیه و تحلیل داده‌ها
داده‌های به‌دست‌آمده از LPR به راحتی قابل تحلیل و تفسیر هستند. این ویژگی به محققان و مهندسان اجازه می‌دهد تا نتایج را به‌سرعت تحلیل کرده و تصمیمات لازم را اتخاذ کنند.

7. صرفه‌جویی در هزینه‌ها
با توجه به دقت، سرعت و قابلیت اندازه‌گیری مداوم، LPR می‌تواند به کاهش هزینه‌های مرتبط با نگهداری و تعمیرات ناشی از خوردگی کمک کند. این ویژگی باعث می‌شود که در بلندمدت، استفاده از این روش به صرفه‌تر باشد.

8. قابلیت سفارشی‌سازی
این روش می‌تواند با توجه به نیازهای خاص صنایع مختلف و شرایط عملیاتی سفارشی شود، به‌طوری‌که پارامترها و تنظیمات خاص هر سیستم قابل تنظیم باشد.

در نتیجه، روش پایش مقاومت قطبش خطی (LPR) به‌عنوان یک ابزار مؤثر در مدیریت خوردگی و حفظ سلامت سیستم‌های صنعتی شناخته می‌شود و به دلیل مزایای متعدد آن در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 کاربرد روش LPR

روش LPR در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، پتروشیمی، آب و فاضلاب، و صنایع غذایی به کار می‌رود. این روش به‌عنوان یکی از ابزارهای کلیدی برای پایش و کنترل خوردگی در سیستم‌های مختلف، به ویژه در محیط‌های خورنده و صنعتی، شناخته می‌شود.

در نهایت، LPR یک تکنیک مؤثر و سریع برای ارزیابی و پایش خوردگی است که با ارائه اطلاعات دقیق، به تصمیم‌گیری در مورد اقدامات پیشگیرانه و بهینه‌سازی فرآیندها کمک می‌کند. خبر خوب اینکه شرکت ما برای اولین بار در ایران موفق به ساخت دستگاه LPR با عملکرد مشابه نمونه خارجی شده است. این دستگاه به دو صورت دستگاه تستر خوردگی (LPR) دستی و تستر خوردگی (LPR) اتومات، با بهترین کیفیت به شما عرضه میگردد.