שיפור עמידות פלבמ בפני קורוזיה קורוזיה וחידושים בפלבמ
2102 אוגוסט הרצאה בנושא - שיפור עמידות פלב"מ בפני קורוזיה ע"י אינהיביטורים .עקרונות וסקירת מקרים בישראל ובעולם מהנדס חגי שושני ,01091 רחובות09151 .ד. ת,ניצוץ – ייעוץ לתעשייה [email protected] Stainless-Steel Durability Enhancement by Corrosion Inhibitors Principals and Case Histories Haggai Shoshany Glimmer – Industrial Consultation, P.O.B 15096 Rehovot, Israel, 76150 [email protected] 077-5240590 טלפון,76150 רחובות15096 .ד.ת www.glimmer.co.il [email protected] מבוא: קשת סנט לואיס נבנתה מפלב"מ לפני כ 91 -שנה .הקשת תוכננה לעמוד ללא תחזוקה "לנצח". במבנים רבים בישראל מחלידים ווים מפלב"מ לעיגון אריחי חיפוי (מבנה שאוכלס ב)2112 - ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il טורבינות וציוד תעשייתי סובלים מגימום בעצירות תחזוקה ,מה שעלול לגרום לכשל מוקדם תעשיית המזון והתעשייה הכימית משתמשות בפלב"מ בכמויות גדולות ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il פלב"מ (ניירוסטה) אמורה ליהיות "פלדה בלתי מחלידה". למרות השם המאתגר ,פלב"מ סובלת מקורוזיית גימום ,מאמצים וסדקים ,במיוחד בטמפרטורות גבוהות ובנוכחות חומצות. אינהיביטורים (מעכבי חלודה נודדים )VpCI ,MCIמוכיחים עצמם בשטח כבר מעל 01שנה: מעכבי חלודה נודדים נמשכים אל המתכת ונספחים אל פני השטח שלה. ספיחת מעכבי החלודה לשטח המתכת יוצרת עליה שכבת מגן חד מולקולארית מתחדשת .שכבת המגן נוצרת על פני המתכת כאשר המתכת מכוסה נוזל ,גז (אוויר) ,ציפוי או צבע. בכל משך הפעילות שלהם ,מהיישום ועד שנים לאחריו ,מולקולות האינהיביטור (מעכב חלודה) מחדשות את שכבת המגן בכל נקודה מיקרוסקופית בה "נפרצה" ההגנה. יתרון משמעותי של אינהיביטורים נודדים הוא יכולתם לנוע בתוך גז נוזל או מוצק פורוזיבי, ולחדש את שכבת המגן מולקולארית על המתכת. כושר תנועה זה מאפשר דיכוי החלודה ללא צורך במגע ישיר עם האזור בו מתפתח פוטנציאל קורוזיבי .מולקולות אינהיביטור נמשכות לאזורים בהם מתפתחת קורוזיה במתכת "כמו מגנט לדלת המקרר" ומפחיתות משמעותית את קצב התפתחות הנזק. אינהיביטורים נודדים (מעכבי קורוזיה) מכילים תערובת של בסיסים נדיפים או של המלחים שלהם הכוללים חומצות חלשות כגון חומצה קרבוקסילית. חומרים נדיפים אלו מכילים רכיבי מגע היוצרים פילם מולקולארי רציף .לחץ האדים של האינהיביטור נמוך מאוד ,כלומר ,אינהיביטור בסביבת מתכת מפיץ את עצמו במשך שנים. אינהיביטורים מסויימים פעילים למשך 29שנה ויותר. חומרים נדיפים אלו ינועו בצורת גז מנקודת ההפצה שלהם אל המתכת וייספחו אליה בחוזקה, תוך יצירת שכבת מגן בעובי מולקולארי. ניתן לשלב אינהיביטורים במים ,ממיסים אורגניים ,או ממיסים סינטטיים לקבלת הגנה גם בסביבת נוזל. אינהיביטורים על בסיס אמין-קרבוקסילאט מגינים על מגוון מתכות מפני קורוזיה ,כולל פלדות, גילוון ,פליז ואלומיניום. בנוסף ,אינהיביטורים יפחיתו משמעותית את רגישות המתכות לקורוזיית מאמצים (,)STRESS קורוזיית סדקים ( )CREVICEוקורוזיית גימום (.)PITTING אינהיביטורים משולבים במגוון פתרונות להגנה על מתכות בבניין ובתעשייה ,כגון איבוק, אמיטרים (שקיות הפצה) ,תוספים למים ,תוספים לשמנים ,חומרי עטיפה ,מילוי ,איטום ,ציפוי, צבעים וכדומה. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il הכימיה של פעילות מעכבי חלודה נודדים: פלדה יוצרת גבישים בעלי מבנה המשתנה על פי תנאי העיבוד וההרכב הכימי שלה. פני השטח של הפלדה מגיבים עם הסביבה המיידית (ציפוי ,צבע ,אוויר וכדומה) ליצירת שכבה דקיקה פסיבית בעובי מינימאלי של אטומים בודדים. מעכבי החלודה הנודדים ,נספחים לשכבת הפסיבציה של הפלדה ויוצרים עליה שכבת מגן חד מולקולארית. הספיחה של מעכב החלודה נוצרת על ידי משיכה יונית חזקה. חוזק קשר הספיחה בין מעכבי החלודה מסוג אמין קרבוקסילאט לבין המתכת עולה על חוזק הקשר עם גורמי חלודה (כלורידים ,סולפטים ,וכדומה) .מעכבי חלודה אלו מפחיתים את קצב החלודה פי .9-00 במשך שנים לאחר היישום ,מולקולות מעכב החלודה ממריאות (מתאיידות ממוצק לגז) בסביבת המתכת ,ומחדשות את שכבת המגן בכל נקודה מיקרוסקופית בה "נפרצה" ההגנה. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il 077-5240590 טלפון,76150 רחובות15096 .ד.ת www.glimmer.co.il [email protected] השפעת אינהיביטורים על פלב"מ: בבואנו לדון בהשפעת אינהיביטרים על עמידות פלב"מ בתנאי סביבה קורוזיביים ,חשוב להבין ארבעה עקרונות בסיסיים: )0 )2 )0 )4 פלב"מ מחלידה כאשר היא נתונה לתנאים קורוזיביים מעבר למידה המתוכננת לה. פלב"מ אינה מוצר בודד .ישנו מגוון רחב של פלדות "בלתי" מחלידות ,בעלות שונות רבה הן בתכונותיהן הפיסיקליות והן בעמידותן הכימית בתנאים קורוזיביים. קורוזיה או חלודה אינן תופעה אחת. ישנו מגוון רחב של עומס ותנאי סביבה ,הגורמים למתכות שונות להחליד בשונות של קצב ,צורה ,צבע ,ואופי ההתפתחות .לדוגמה – קורוזיית מאמצים ,קורוזיית סדקים, קורוזיית גימום ,קורוזיית פני שטח ,ועוד. ככלל ,אינהיביטורים יפחיתו את קצב הקורוזיה ויעלו את סף הרגישות בו מתכות מתחילות להחליד ,כמעט בכל מקום. מדידת קורוזיה במתכות בכלל ובפלב"מ בפרט: קשה מאוד למדוד קורוזיה בתנאי אמת במתכות המתפקדות במבנים ,במיכלים ,בצנרת, במכשירים ,בשימושים תעשייתיים ועוד. קושי המדידה נובע מהשונות הגדולה בין תנאי הסביבה הכלליים והמקומיים ,והשונות הגדולה בין מבנה למבנה ,בין שימוש לשימוש ,ובאופן בו נתמכים או מחוברים רכיבי המתכת. "מבחן התוצאה" – בדיקה חזותית של רכיבי פלב"מ בשטח ,מראה פעמים רבות התפתחות של חלודה הרבה לפני מועד סיום השרות המתוכנן. כמו כן ,במקרי כשל רבים ניתן לקשור בין הכשל לבין קורוזייה בצורותיה הרבות. בתנאי מעבדה ,אפשר לשמור על תנאי ניסוי השוואתיים .ישנם תקנים רבים ליצירת תנאים השוואתיים ולאפיון דרכי בדיקה של קורוזיה ,לדוגמה,ASTM-G00 ,ASTM-G10 ,ASTM-G015 , ,ASTM-G9 ,ASTM-G01ועוד. דרך מקובלת למדידת קורוזיה בפלב"מ בתנאי מעבדה היא באמצעות "עקומת פולריזציה" והגדרת "פוטנציאל הקורוזיה" ו" -פוטנציאל הגימום": במידה ובתרשים הזרם לעומת המתח מופיעה לולאה (היסטרזיס) בין הסריקה קדימה (מתח עולה) לסריקה אחורה (מתח יורד) ,נוטים להניח כי חלה קורוזיית גימום או קורוזיית סדקים. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il עקומת פולריזציה אופיינית למתכת בה קיים סיכוי גבוה לחלודה מקומית כגון גימום או סדקים. החיצים מראים את כיוון הסריקה עקומת פולריזציה אופיינית למתכת פסיבית בה הסיכוי לחלודה מקומית נמוך. החיצים מראים את כיוון הסריקה ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il מחקר שפורסם בגיליון יוני 2102של הביטאון ,Material Performanceהשווה במעבדה בין ביצועי מתכות עם אינהיביטור ובלעדיו ,בתנאים מבוקרים של מים ,מי-ים סינטטיים, וטמפרטורות עד .21° C המחקר המלא מופיע בסעיף 0בביבליוגרפיה. המחקר כלל טבליות של פלב"מ ,)UNS S30400( 014פלדת פחמן (,)UNS G10180 פליז ( ,)UNS C26000ואלומיניום .)UNS A91100( 0011 להלן תקציר הממצאים הנוגעים לפלב"מ מהמחקר: מערך הניסויים: ריכוזים עולים של אינהיביטור במי מלח (מי-ים סינטטיים) העלו בצורה כמעט לינארית את סף הרגישות של פלב"מ לקורוזיה בכלל ולגימום בפרט. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il נוכחות אינהיביטור מעלה בצורה משמעותית את סף הרגישות של פלב"מ לקורוזיה בכלל ולגימום בפרט השוואה בין עקומות פולריזציה של פלב"מ במי ים 21 ° Cמראה בצורה חזותית את ההבדלים הן בכיוון ה"היסטרזיס" ,הן בשיעור המתח הנדרש לאילוץ קורוזיה ,והן בשיעור הזרם תחת קורוזיה מאולצת. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il בלוחיות פלב"מ בטבילה חלקית במי ים ללא אינהיביטור התפתחה סדיקת מאמצים בתוך 21יום. בלוחיות פלב"מ בטבילה זהה במי ים עם אינהיביטור לא התפתחה סדיקת מאמצים. בהתבסס על התוצאות שהתקבלו ,המחקר מסיק 0מסקנות חשובות: .0אינהיביטורים מגינים על פלב"מ ,פלדת פחמן ,פליז ואלומיניום מפני חלודה בסביבה ימית בטמפרטורות גבוהות .2אינהיביטורים מגינים על פלב"מ ופלדת פחמן מפני גימום בנוכחות כלורידים ומי ים. .0אינהיביטורים במי ים הגנו על פלב"מ מפני קורוזיית מאמצים. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il פלב"מ ואינהיביטורים בישראל: חיפויי חוץ של מבנים באבן טבעית הפכו למותג מוביל איכות בעשרות השנים האחרונות. טכנולוגיות תעשייתיות התפתחו בישראל לעיגון חיפויי החוץ לקירות המבנים .על שיטות אלו ניתן למנות את "שיטת ברנוביץ"" ,שיטת ירושלים"" ,השיטה הטרומית" ועוד. כל שיטות החיפוי כוללות עיגון של אריחי החיפוי לקירות המבנים באמצעות ווים. התקן הישראלי 2002על חלקיו מחייב שימוש בווים עשויים פלב"מ. התקן הישראלי הוא תקן מחייב רק מאמצע שנות האלפיים. לפני כ 01 -שנים יובאה לארץ כמות מכובדת של פלב"מ ,012ממנה יוצרו ווים לעיגון אריחי חיפוי באלפי מבנים בארץ. לקראת אמצע שנות האלפיים ,החלו להופיע תופעות של כתמי חלודה על האריחים: ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il 077-5240590 טלפון,76150 רחובות15096 .ד.ת www.glimmer.co.il [email protected] מאז שהתגלתה התופעה ,קיים וויכוח על דרכי טיפול בשלושה היבטים מרכזיים בה: - היבט חזותי אסטטי – כיצד להעלים את הכתמים המכוערים. היבט הנדסי – כיצד למנוע נפילת אריחים. היבט הנדסי – האם מבנים מחלידים מבפנים גם כשהווים מפלב"מ ?001 מזה כ 0 -שנים משולבים אינהיביטורים במספר הולך וגדל של שיקומי חיפוי מבנים. בהשוואה לשיקומי חיפוי ללא אינהיביטורים ,הדעה הכללית היא: שיעור הכתמים החוזרים/מופיעים במבנים משוקמים ללא אינהיביטור הוא כ01% - שיעור הכתמים החוזרים/מופיעים במבנים משוקמים עם אינהיביטור הוא פחות מ 2% -בלבד ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il פלב"מ ואינהיביטורים בחו"ל: הגנה על מטבעות ומדליות: אריזת המדליות בשקיות-סגר המכילות אינהיביטור שומרת עליהן מקורוזיה למשך שנתיים לפחות. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il שימור חלפים קריטיים: טורבינות ,גירים ,אימפלרים ,משאבות ועוד. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il שימור חלפים תעופתיים – חלי האויר האמריקאי שימור מגוון חלפים ממתכות מגוונות לשימוש בעת הצורך ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il יישום מעכבי קורוזיה: מעכבי החלודה הנודדים ניתנים ליישום קבוע או זמני. ניתן להשתמש בהם באחסון ובהובלה במגוון דרכים ואפשרויות: איבוק - פיזור אבקה של מעכב חלודה בחלל בו יש חשש לחלודה של מתכות. מחסניות הפצה בודדות/בשרשרת אבקת מעכב קורוזיה בשקיות TYVEX נושמות. שרשרת של 91שקיות מופרדות בפרפורציה מקלה על יישום בנפח גדול (מכולות). שקיות במספר גדלים להגנה על נפחים עד 0מ"ק לשקית. טבליות לנפח קטן טבלית מגינה על נפח עד 0ליטר. מתאים לאביזרי מתכת ארוזים בקופסאות אין צורך בשימון. אין צורך בסופחי לחות. ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il ציפוי שקוף קבוע יישום קל במריחה/ריסוס מאפשר ניקוי בניגוב או במים בלחץ גבוה מגן על משטחי מתכת ,צבועים וללא צבע עמיד בסודה קאוסטית ובחומצת מלח ציפוי שקוף זמני להסרה יישום קל במריחה/ריסוס מגן על משטחי מתכת ,צבועים וללא צבע מתקלף בקלות (ידנית) לפני המשך השימוש/עיבוד של המתכת עטיפה ביריעה המכילה מעכב חלודה פלסטיק /שרינק /סטרץ' / בד /ספוג /נייר .ועוד ת.ד 15096 .רחובות ,76150טלפון 077-5240590 [email protected] www.glimmer.co.il :סימוכין VCI Technology in Chloride Containing Electrolytes at Elevated Temperatures .0 M. Kharshan, A. Furmann, R.Inzunza. J. Hicks, A. Vignetti Material Performance, June 2012, NACE International Volume 51 no. 6 ftp://ftp.asm-intl.org/uploads/Production/MP_June_2012/nacemp5106p066.pdf SCC and Crevice Corrosion Inhibition of Steam Turbine ASTM A470 Steel .2 B. Bavarian, J. Zhang, L. Reiner, California State University, NACE International 2021 corrotion conference and expo http://www.cortecvci.com/Publications/Papers/Nacereviewed/NACE-C2012-1070.pdf Corrosion Cost and Preventive Strategies in the United States, FHWA-RD-01-156, .0 http://www.tfhrc.gov/library/library.htm CONCRETE REINFORCEMENT CORROSION. UNDERSTANDING AMINO .4 CARBOXYLATE BASE INHIBITOR MITIGATION AND GALVANOSTATIC ELECTROCHEMICAL MONITORING, PHD Thesis by LIAM HOLLOWAY, Melbourne, Australia 2005 http://www.cortecvci.com/Publications/Papers/papers.php .9 0500-2102 מחקרים שבוצעו במעבדות ומכוני מחקר עצמאיים ברחבי העולם http://v5.books.elsevier.com/bookscat/samples/9780750659246/978075065924 .1 6.PDF http://books.google.co.il/books?id=10U1CRPV_BUC&pg=PA154&lpg=PA154& .0 dq=hysteresis+diagram+corrosion&source=bl&ots=GBo2HipjqW&sig=blAZayH HpjCfXCX2iD4SbGWy56o&sa=X&ei=lbQwUMrLBMXH0QX8oDgDA&ved=0CBUQ6AEwAQ#v=onepage&q&f=false Principals of Corrosion engineering and Corrosion Control, Zaki Ahmad, 2006 http://www.cntq.gob.ve/cdb/documentos/quimica/197.pdf .2 Handbook of Corrosion Engineering, P.R. Roberge, 1999 077-5240590 טלפון,76150 רחובות15096 .ד.ת www.glimmer.co.il [email protected]
© Copyright 2024