Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny Gdańsk University of Technology.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny Gdańsk University of Technology."— Zapis prezentacji:

1 Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny Gdańsk University of Technology Juliusz Orlikowski

2 Monitorowanie korozji Konieczność oceny odporności korozyjnej nowych tworzyw. Konieczność oceny odporności korozyjnej nowych tworzyw. Weryfikacja użyteczności stosowanych rozwiązań zabezpieczeń przeciwkorozyjnych. Weryfikacja użyteczności stosowanych rozwiązań zabezpieczeń przeciwkorozyjnych. Ustalenie form zagrożenia w warunkach eksploatacji. Ustalenie form zagrożenia w warunkach eksploatacji. Wskazanie (lub ustalenie) mechanizmu danego zjawiska korozyjnego. Wskazanie (lub ustalenie) mechanizmu danego zjawiska korozyjnego.

3 Formy korozji w układach wodnych Korozja r ó wnomierna Korozja r ó wnomierna Korozja lokalna Korozja lokalna Korozja podosadowa Korozja podosadowa Korozja selektywna Korozja selektywna Korozja międzykrystaliczna Korozja międzykrystaliczna Pękanie korozyjne Pękanie korozyjne

4 Korozja ogólna

5 Korozja podosadowa

6 Korozja selektywna Rura żeliwna Rok budowy rurociągu Grafit

7 Korozja lokalna

8 Pękanie korozyjne

9 Klasyczne metody oceny agresywności korozyjnej wody Badania analityczne wody: Badania analityczne wody: badania pHbadania pH badania przewodnictwabadania przewodnictwa Badania zawartości jon ó w: Ca +2, Fe +3, Cl - zasadowość og ó lna, zawartość tlenuBadania zawartości jon ó w: Ca +2, Fe +3, Cl - zasadowość og ó lna, zawartość tlenu Wyznaczanie indeks ó w agresywności korozyjne wody Wyznaczanie indeks ó w agresywności korozyjne wody

10 Indeksy agresywności korozyjnej wody Indeks Langeliera: Indeks Langeliera: gdzie: LSI – indeks Langerier a, pH – odczyn kwasowości badanej wody, pHS - odczyn kwasowości wody po nasyceniu węglanem wapnia 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 nieagresywna LSI < 0 – woda agresywna LSI < 0 – woda agresywna

11 Indeksy agresywności wody Indeks Stabilności Ryznara (RSI) Indeks Stabilności Ryznara (RSI) Indeks Stiff-Davis (ISD) – analizowane są inne jony Indeks Stiff-Davis (ISD) – analizowane są inne jony Indeks Puckorius a (PSI) – właściwości buforowe oraz wpływ powstających osad ó w Indeks Puckorius a (PSI) – właściwości buforowe oraz wpływ powstających osad ó w Indeks Larson-Skold a (ILS) – badania empiryczne (korozja stali węglowej na terenie wielkich jezior USA) Indeks Larson-Skold a (ILS) – badania empiryczne (korozja stali węglowej na terenie wielkich jezior USA)

12 Wady indeksów korozyjności Wpływ bioorganizm ó w Wpływ bioorganizm ó w Wpływ oddziaływania powstających związk ó w chemicznych na siebie Wpływ oddziaływania powstających związk ó w chemicznych na siebie Związki kompleksujących jony Związki kompleksujących jony Związki jonowe i niejonowe Związki jonowe i niejonowe Związki inhibitujące i akcelerujące korozję Związki inhibitujące i akcelerujące korozję Wpływ rozpuszczonych gaz ó w Wpływ rozpuszczonych gaz ó w

13 Pomiar bezpośredni szybkości korozji Metoda polaryzacji liniowej Metoda polaryzacji liniowej Metoda rezystometryczna Metoda rezystometryczna Pomiar grawimetryczny Pomiar grawimetryczny Pomiar temperatury Pomiar temperatury Pomiar szumu elektrochemicznego Pomiar szumu elektrochemicznego Pomiar analizy harmonicznej Pomiar analizy harmonicznej Pomiar spektroskopii impedancyjnej Pomiar spektroskopii impedancyjnej

14 Pomiar rezystometryczny Metoda polega na umieszczeniu w środowisku korozyjnym sondy korozymetrycznej wyposażonej w czujnik wykonany z metalu będącego przedmiotem badań Metoda polega na umieszczeniu w środowisku korozyjnym sondy korozymetrycznej wyposażonej w czujnik wykonany z metalu będącego przedmiotem badań Szybkość korozji obliczana jest na podstawie pomiar ó w rezystancji elektrycznej, a nie ubytk ó w masy Szybkość korozji obliczana jest na podstawie pomiar ó w rezystancji elektrycznej, a nie ubytk ó w masy

15 Czujnik rezystometryczny

16 Pomiary rezystometryczne Pozwala na wykonywanie pomiar ó w średniej szybkości korozji w funkcji czasu Pozwala na wykonywanie pomiar ó w średniej szybkości korozji w funkcji czasu Im dłuższy czas pomiaru tym większa dokładność Im dłuższy czas pomiaru tym większa dokładność Długotrwały pomiar niszczy elementy czujnika Długotrwały pomiar niszczy elementy czujnika Konieczność doboru czujnika pod kątem spodziewanej szybkości korozji wraz z oceną czasu eksploatacji czujnika Konieczność doboru czujnika pod kątem spodziewanej szybkości korozji wraz z oceną czasu eksploatacji czujnika

17 Pomiary rezystometryczne

18 Prostota i łatwość wykonania pomiaru Prostota i łatwość wykonania pomiaru Możliwość uzyskania wyniku w krótkim czasie Możliwość uzyskania wyniku w krótkim czasie Możliwość stosowania czujnika w szerokiej gamie środowisk korozyjnych, w tym nieprzewodzących prądu elektrycznego (gazy lub pary) 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 Wiele sond korozyjnych rozmieszczonych w instalacji przemysłowych może być obsługiwana jednym przyrządem Konieczność wykonywania co najmniej dwóch pomiarów w pewnym okresie czasu Konieczność wykonywania co najmniej dwóch pomiarów w pewnym okresie czasu Sondy są jednorazowe i nie nadają się do regeneracji Sondy są jednorazowe i nie nadają się do regeneracji

19 Pomiar polaryzacji liniowej Pomiar polega na wykonywaniu badań elektrochemicznych Pomiar polega na wykonywaniu badań elektrochemicznych Dokonuje się polaryzacji elektrody czujnika średnio o wartość potencjału r ó wnej 10mV Dokonuje się polaryzacji elektrody czujnika średnio o wartość potencjału r ó wnej 10mV W wyniku pomiaru uzyskuje się wartość prądu na podstawie kt ó rej z prawa Faraday a można wyznaczyć ubytek korozyjny materiału W wyniku pomiaru uzyskuje się wartość prądu na podstawie kt ó rej z prawa Faraday a można wyznaczyć ubytek korozyjny materiału

20 Czujnik polaryzacyjny

21 Czujnik polaryzacyjny pozwala na wykonywanie dodatkowych pomiarów: pomiar grawimetryczny (elektrody czujnika można demontować) pomiar grawimetryczny (elektrody czujnika można demontować) pomiar potencjału pomiar potencjału pomiar prądu galwanicznego pomiar prądu galwanicznego pomiar szumu elektrochemicznego pomiar szumu elektrochemicznego analiza harmoniczna analiza harmoniczna

22 Pomiar polaryzacji liniowej Pozwala na wyznaczenie chwilowej szybkości korozji Pozwala na wyznaczenie chwilowej szybkości korozji ?

23 Pomiar polaryzacji liniowej Nieniszczący charakter pomiarów Nieniszczący charakter pomiarów Możliwość pomiarów b. małych szybkości korozji nieuchwytnych metodami klasycznymi Możliwość pomiarów b. małych szybkości korozji nieuchwytnych metodami klasycznymi Krótki czas pomiarów (najczęściej kilka minut) Krótki czas pomiarów (najczęściej kilka minut) Stosowalność metody do środowisk elektrolitycznych (uwaga na przepływy burzliwe), 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) Trudności stosowania w przypadku układów korozyjnych wykazujących: silny dryft potencjału korozyjnego, oscylacje, szumy elektrochemiczne, nieodwracalność polaryzacji anodowej i katodowej (silna histereza)

24 Pomiar szumu elektrochemicznego Technika bezinwazyjna, pasywna (nie wprowadzająca zaburzenia do układu korozyjnego) - rejestracja i analiza sygnałów elektrycznych generowanych przez korodujący materiał 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. Umożliwia określenie szybkości korozji jak również ocenę rodzaju zaatakowania. Możliwe jest osiągnięcie dużej dokładności, pomiary liniowego ubytku materiału na poziomie 1m. Możliwe jest osiągnięcie dużej dokładności, pomiary liniowego ubytku materiału na poziomie 1m. Specyficzne wymogi techniki związane z rejestracją sygnałów o bardzo niskich natężeniach oraz małych częstotliwościach (długie czasy pomiaru). Specyficzne wymogi techniki związane z rejestracją sygnałów o bardzo niskich natężeniach oraz małych częstotliwościach (długie czasy pomiaru).

25 Źródła szumu elektrochemicznego Ruch nośnik ó w ładunku elektrycznego: szum, kt ó rego gęstość widmowa mocy (PSD) pozostaje stała w szerokim zakresie częstotliwości (wymiana ładunk ó w między nośnikami; szumy termiczne). Ruch nośnik ó w ładunku elektrycznego: szum, kt ó rego gęstość widmowa mocy (PSD) pozostaje stała w szerokim zakresie częstotliwości (wymiana ładunk ó w między nośnikami; szumy termiczne). Procesy zachodzące na powierzchniach elektrod (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 są ściśle związane z molekularną budową materii. Procesy zachodzące na powierzchniach elektrod (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 są ściśle związane z molekularną budową materii. Powolne zmiany fizyczne i chemiczne zachodzące w układzie elektrochemicznym (gł ó wnie w otoczeniu powierzchni elektrod) przyczyniają się do powstawania dryftu potencjału elektrodowego i prądu – obserwowanych jako ich powolne zmiany. Powolne zmiany fizyczne i chemiczne zachodzące w układzie elektrochemicznym (gł ó wnie w otoczeniu powierzchni elektrod) przyczyniają się do powstawania dryftu potencjału elektrodowego i prądu – obserwowanych jako ich powolne zmiany.

26 Konfiguracja układu pomiarowego

27 Pomiar prądu zwarcia pomiędzy dwoma jednakowymi elektrodami. Pomiar fluktuacji potencjału pomiędzy dwoma zwartymi elektrodami roboczymi i elektrodą odniesienia. Sonda pomiarowa Uniwersalne sondy trójelektrodowe na których mogą być prowadzone pomiary różnymi technikami (impedancja, polaryzacja liniowa)

28 Parametry statystyczne przebiegów szumowych umożliwiają określenie szybkości korozji. Uznaną miarą jest rezystancja szumowa, wielkość odwrotnie proporcjonalna do szybkości korozji. Odchylenie standardowe szumu potencjałowego Odchylenie standardowe szumu prądowego Analiza statystyczna Analiza widmowa

29 Korozja lokalna (realizacja procesu niestacjonarnego) Rejestr szumu prądowego odpowiadający korozji stali stopowej 0H18N9 w środowisku 0,6 M FeCl 3 (A). Widma fourierowskie dla fragmentów sygnału (B i C)

30 Wykorzystanie analizy niestacjonarnej

31 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)

32 Analiza harmoniczna Wykorzystanie nieliniowego charakteru proces ó w elektrochemicznych. Wykorzystanie nieliniowego charakteru proces ó w elektrochemicznych. Pobudzenie z wykorzystaniem jednej lub dw ó ch (intermodulacja) sinusoid potencjałowych. Pobudzenie z wykorzystaniem jednej lub dw ó ch (intermodulacja) sinusoid potencjałowych. Odpowiedź prądowa w postaci zbioru sinusoid prądowych Odpowiedź prądowa w postaci zbioru sinusoid prądowych

33 Sygnał pobudzający

34 Odpowiedź prądowa

35 Struktura intermodulacyjna

36 Możliwości Układy kontrolowane aktywacyjnie Układy kontrolowane aktywacyjnie Układy kontrolowane dyfuzyjnie Układy kontrolowane dyfuzyjnie Układy aktywno-pasywne Układy aktywno-pasywne

37 Automatyczny system monitorowania korozji Czujniki System sterowania i kondycjonowania sygnału Komputer przemysłowy: analiza danych Transfer danych: Sieć komputerowa Modem Sieć bezprzewodowa: GSM (GPRS), SMS Centralna sterownia: szybkość korozji

38 System sterowania i kondycjonowania danych

39 Komputerowy system pomiarowy

40 Komunikacja bezprzewodowa Pliki pomiarowe Przemysłowy komputer pomiarowy Terminal GPRS telefonia komórkowa Transmisja FTP Serwer www, ftp Dostęp do danych poprzez www, wap

41 Instalacja ciepłej wody – basen pływacki Wpływ dodatków bakteriobójczych na szybkość korozji

42 Wyniki pomiaru szybkości korozji Wyraźny cykl dobowy przyczyny ??? Analiza szybkości przepływu wody na proces korozji

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

44 Geotermia Podhalańska S.A. Dob ó r materiał ó w konstrukcyjnych na nowe instalacje

45 Automatyczny system monitorowania – sieć wodociągowa miasta Gdańsk

46 Analiza skuteczności działania inhibitorów korozji bez inhibitora

47 Analiza zasięgu działania inhibitora korozji

48 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.


Pobierz ppt "Monitorowanie korozji w instalacjach wody spożywczej Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej Wydział Chemiczny Gdańsk University of Technology."

Podobne prezentacje


Reklamy Google