ידע בסיסי ואמצעי זהירות של קורוזיה שסתומים

קורוזיה היא אחד הגורמים החשובים ביותר שגורמיםשַׁסתוֹםנֵזֶק. לכן, בשַׁסתוֹםהגנה, שסתום אנטי קורוזיה הוא נושא חשוב שיש לקחת בחשבון.

שַׁסתוֹםצורת קורוזיה
קורוזיה של מתכות נגרמת בעיקר מקורוזיה כימית וקורוזיה אלקטרוכימית, והקורוזיה של חומרים לא מתכתיים נגרמת בדרך כלל על ידי פעולות כימיות ופיזיות ישירות.
1. קורוזיה כימית
בתנאי שלא נוצר זרם, המדיום שמסביב מגיב ישירות עם המתכת והורס אותה, כמו קורוזיה של מתכת על ידי גז יבש בטמפרטורה גבוהה ותמיסה לא אלקטרוליטית.
2. קורוזיה גלוונית
המתכת נמצאת במגע עם האלקטרוליט, וכתוצאה מכך זרימת אלקטרונים, הגורמת לעצמה להיפגע מפעולה אלקטרוכימית, שהיא צורת הקורוזיה העיקרית.
קורוזיה נפוצה של תמיסת מלח על בסיס חומצה, קורוזיה אטמוספרית, קורוזיה בקרקע, קורוזיה מי ים, קורוזיה מיקרוביאלית, קורוזיה בור וקורוזיה של נירוסטה וכו', כולם קורוזיה אלקטרוכימית. קורוזיה אלקטרוכימית מתרחשת לא רק בין שני חומרים שיכולים למלא תפקיד כימי, אלא גם מייצרת הפרשי פוטנציאל עקב הפרש הריכוזים של התמיסה, הפרש הריכוזים של החמצן שמסביב, ההבדל הקל במבנה החומר וכו' ומשיגה את כוח הקורוזיה, כך שהמתכת בעלת הפוטנציאל הנמוך ומיקום לוחית השמש היבשה אובדת.

שיעור קורוזיה של שסתומים
ניתן לחלק את קצב הקורוזיה לשש דרגות:
(1) עמיד בפני קורוזיה לחלוטין: קצב הקורוזיה הוא פחות מ-0.001 מ"מ לשנה
(2) עמיד בפני קורוזיה במיוחד: קצב קורוזיה 0.001 עד 0.01 מ"מ לשנה
(3) עמידות בפני קורוזיה: קצב קורוזיה 0.01 עד 0.1 מ"מ לשנה
(4) עדיין עמיד בפני קורוזיה: קצב קורוזיה 0.1 עד 1.0 מ"מ לשנה
(5) עמידות נמוכה בפני קורוזיה: קצב קורוזיה 1.0 עד 10 מ"מ לשנה
(6) לא עמיד בפני קורוזיה: שיעור הקורוזיה גדול מ-10 מ"מ לשנה

תשעה אמצעים נגד קורוזיה
1. בחר חומרים עמידים בפני קורוזיה לפי המדיום המאכל
בייצור בפועל, הקורוזיה של המדיום מסובכת מאוד, גם אם חומר השסתום המשמש באותו מדיום זהה, הריכוז, הטמפרטורה והלחץ של המדיום שונים, והקורוזיה של המדיום לחומר אינה זהה. עבור כל עלייה של 10 מעלות צלזיוס בטמפרטורה בינונית, קצב הקורוזיה עולה פי 1-3 בערך.
לריכוז הבינוני יש השפעה רבה על קורוזיה של חומר השסתום, כמו למשל העופרת נמצאת בחומצה גופרתית בריכוז קטן, הקורוזיה קטנה מאוד, וכאשר הריכוז עולה על 96%, הקורוזיה עולה בחדות. לפלדת פחמן, להיפך, יש את הקורוזיה החמורה ביותר כאשר ריכוז החומצה הגופרתית הוא כ-50%, וכאשר הריכוז עולה ליותר מ-60%, הקורוזיה פוחתת בחדות. למשל, אלומיניום מאכל מאוד בחומצה חנקתית מרוכזת בריכוז של יותר מ-80%, אך הוא מאכל מאוד בריכוזים בינוניים ונמוכים של חומצה חנקתית, והנירוסטה עמידה מאוד בפני חומצה חנקתית מדוללת, אך היא מחמירה ביותר מ-95% חומצה חנקתית מרוכזת.
מהדוגמאות לעיל, ניתן לראות כי הבחירה הנכונה של חומרי השסתומים צריכה להתבסס על המצב הספציפי, לנתח גורמים שונים המשפיעים על קורוזיה ולבחור חומרים על פי המדריכים הרלוונטיים נגד קורוזיה.
2. השתמש בחומרים שאינם מתכתיים
עמידות בפני קורוזיה לא מתכתית מעולה, כל עוד הטמפרטורה והלחץ של השסתום עומדים בדרישות של חומרים לא מתכתיים, היא יכולה לא רק לפתור את בעיית הקורוזיה, אלא גם לחסוך מתכות יקרות. מיוצרים גוף השסתום, מכסה המנוע, הבטנה, משטח האיטום וחומרים לא מתכתיים אחרים הנפוצים.
פלסטיק כגון PTFE ופוליאתר כלור, כמו גם גומי טבעי, ניאופרן, גומי ניטריל וגומיות אחרות משמשים לציפוי שסתומים, והגוף הראשי של מכסה גוף השסתום עשוי מברזל יצוק ופלדת פחמן. זה לא רק מבטיח את חוזק השסתום, אלא גם מבטיח שהשסתום לא יתכלה.
כיום נעשה שימוש ביותר ויותר פלסטיקים כגון ניילון ו-PTFE, וגומי טבעי וגומי סינטטי משמשים לייצור משטחי איטום שונים וטבעות איטום, המשמשים על שסתומים שונים. חומרים לא מתכתיים אלה המשמשים כמשטחי איטום לא רק בעלי עמידות טובה בפני קורוזיה, אלא גם בעלי ביצועי איטום טובים, המתאימים במיוחד לשימוש במדיה עם חלקיקים. כמובן שהם פחות חזקים ועמידים בחום, ומגוון היישומים מוגבל.
3. טיפול במשטח מתכת
(1) חיבור שסתום: חילזון חיבור השסתום מטופל בדרך כלל בגלוון, ציפוי כרום וחמצון (כחול) כדי לשפר את היכולת לעמוד בפני קורוזיה אטמוספרית ובינונית. בנוסף לשיטות הנ"ל, גם מחברים נוספים מטופלים בטיפולי שטח כגון פוספטינג בהתאם למצב.
(2) משטח איטום וחלקים סגורים בעלי קוטר קטן: תהליכים משטחים כגון ניטרידינג ובורוניזציה משמשים לשיפור עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה.
(3) גזע אנטי קורוזיה: ניטרד, בורוניזציה, ציפוי כרום, ציפוי ניקל ותהליכי טיפול משטח אחרים נמצאים בשימוש נרחב כדי לשפר את עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני שחיקה.
טיפולי משטח שונים צריכים להיות מתאימים לחומרי גזע וסביבות עבודה שונות, באטמוספירה, גזע מגע אדי מים ואריזת אסבסט, יכולים להשתמש בציפוי כרום קשיח, תהליך חנקת גז (פלדת אל חלד לא צריכה להשתמש בתהליך חנקת יונים): בסביבה אטמוספרית מימן גופרתי באמצעות ציפוי ניקל זרחן גבוה יש ביצועי הגנה טובים יותר; 38CrMOAIA יכול להיות גם עמיד בפני קורוזיה על ידי חנקת יונים וגז, אך ציפוי כרום קשה אינו מתאים לשימוש; 2Cr13 יכול לעמוד בפני קורוזיה של אמוניה לאחר כיבוי וטיהור, ופלדת הפחמן המשתמשת בניטריד בגז יכולה גם לעמוד בפני קורוזיה אמוניה, בעוד שכל שכבות ציפוי זרחן-ניקל אינן עמידות בפני קורוזיה של אמוניה, ולחומר חנקת הגז 38CrMOAIA יש ביצועים מצוינים בפני קורוזיה ויצירת עמידות בפני קורוזיה ועמידה בפני קורוזיה.
(4) גוף שסתום וגלגל יד בקליבר קטן: הוא גם מצופה כרום כדי לשפר את עמידות הקורוזיה שלו ולקשט את השסתום.
4. ריסוס תרמי
ריסוס תרמי הוא מעין שיטת תהליך להכנת ציפויים, והפכה לאחת הטכנולוגיות החדשות להגנה על פני חומר. זוהי שיטת תהליך חיזוק פני השטח המשתמשת במקורות חום בצפיפות אנרגיה גבוהה (להבת בעירת גז, קשת חשמלית, קשת פלזמה, חימום חשמלי, פיצוץ גז וכו') כדי לחמם ולהמיס מתכת או חומרים לא מתכתיים, ולהתיז אותם למשטח הבסיסי שעבר טיפול מוקדם בצורת אטומיזציה ליצירת ציפוי ריסוס, או באותו הזמן לחמם את המשטח הבסיסי על המשטח הבסיסי, כך שבאותו הזמן יחמם את המשטח הבסיסי על המשטח הבסיסי. יוצרים תהליך חיזוק פני השטח של שכבת ריתוך בהתזה.
את רוב המתכות וסגסוגותיהן, קרמיקת תחמוצת מתכת, תרכובות סרמט ותרכובות מתכת קשה ניתן לצפות על מצעי מתכת או לא מתכת בשיטת ריסוס תרמית אחת או כמה, מה שיכול לשפר את עמידות בפני קורוזיה, עמידות בפני שחיקה, עמידות בטמפרטורה גבוהה ותכונות אחרות, ולהאריך את חיי השירות. ריסוס תרמי ציפוי פונקציונלי מיוחד, עם בידוד חום, בידוד (או חשמל חריג), איטום ניתן לשחיקה, שימון עצמי, קרינה תרמית, מיגון אלקטרומגנטי ועוד תכונות מיוחדות, השימוש בריסוס תרמי יכול לתקן חלקים.
5. ספריי צבע
ציפוי הוא אמצעי אנטי קורוזיה בשימוש נרחב, והוא מהווה חומר הכרחי למניעת קורוזיה וסימן זיהוי על מוצרי שסתומים. ציפוי הוא גם חומר לא מתכתי, העשוי בדרך כלל משרף סינטטי, תמיסת גומי, שמן צמחי, ממס וכדומה, המכסה את פני המתכת, מבודד את המדיום והאטמוספירה ומשיג את המטרה של אנטי קורוזיה.
ציפויים משמשים בעיקר במים, במי מלח, במי ים, באטמוספרה ובסביבות אחרות שאינן קורוזיביות מדי. החלל הפנימי של השסתום צבוע לעתים קרובות בצבע אנטי קורוזיבי כדי למנוע ממים, אוויר ואמצעי מדיה אחרים לשתות את השסתום
6. הוסף מעכבי קורוזיה
המנגנון שבאמצעותו מעכבי קורוזיה שולטים בקורוזיה הוא שהוא מקדם את הקיטוב של הסוללה. מעכבי קורוזיה משמשים בעיקר במדיה ובחומרי מילוי. הוספה של מעכבי קורוזיה למדיום יכולה להאט את הקורוזיה של ציוד ושסתומים, כגון נירוסטה כרום-ניקל בחומצה גופרתית נטולת חמצן, טווח מסיסות גדול למצב שריפה, קורוזיה חמורה יותר, אבל הוספת כמות קטנה של גופרת נחושת או חומצה חנקתית וחומרים מחמצנים אחרים, יכולה להפוך את פני השטח לסרט מגן על חומרי הגנה. שחיקה של המדיום, בחומצה הידרוכלורית, אם מוסיפים כמות קטנה של חמצון, ניתן להפחית את הקורוזיה של טיטניום.
בדיקת לחץ שסתומים משמשת לעתים קרובות כמדיום לבדיקת לחץ, שקל לגרום לקורוזיה של הלחץשַׁסתוֹם, והוספת כמות קטנה של נתרן ניטריט למים יכולה למנוע קורוזיה של השסתום על ידי מים. אריזת האסבסט מכילה כלוריד, אשר מאכל מאוד את גזע השסתום, וניתן להפחית את תכולת הכלוריד אם מאמצים את שיטת שטיפת המים המהבילים, אך שיטה זו קשה מאוד ליישום, ואינה ניתנת לפופולריות באופן כללי, והיא מתאימה רק לצרכים מיוחדים.
על מנת להגן על גזע השסתום ולמנוע את קורוזיה של אריזת האסבסט, באריזת האסבסט, מעכב הקורוזיה ומתכת ההקרבה מצופים על גזע השסתום, מעכב הקורוזיה מורכב מנתרן ניטריט ונתרן כרומט, אשר יכול ליצור סרט פסיביציה על פני השטח של גזע השסתום ולשפר את עמידות גזע הקורווונט של השסתום מעכב מתמוסס לאט וממלא תפקיד סיכה; למעשה, אבץ הוא גם מעכב קורוזיה, אשר יכול קודם כל להתאחד עם הכלוריד באסבסט, כך שההזדמנות למגע כלוריד ומתכת גזע מצטמצמת מאוד, כדי להשיג את המטרה של אנטי קורוזיה.
7. הגנה אלקטרוכימית
ישנם שני סוגים של הגנה אלקטרוכימית: הגנה אנודית והגנה קתודית. אם משתמשים באבץ להגנה על ברזל, אבץ מושחת, אבץ נקרא מתכת קורבנות, בפועל בייצור משתמשים פחות בהגנה על האנודה, בהגנה קתודית יותר. שיטת הגנה קתודית זו משמשת לשסתומים גדולים ושסתומים חשובים, שהיא שיטה חסכונית, פשוטה ויעילה, ואל אריזת האסבסט מוסיפים אבץ להגנה על גזע השסתום.
8. שליטה בסביבה קורוזיבית
למה שנקרא סביבה יש שני סוגים של מובן רחב ומובן צר, התחושה הרחבה של הסביבה מתייחסת לסביבה סביב מקום התקנת השסתום ולמדיום המחזור הפנימי שלו, ותחושת הסביבה הצרה מתייחסת לתנאים סביב מקום התקנת השסתום.
רוב הסביבות אינן ניתנות לשליטה, ולא ניתן לשנות את תהליכי הייצור באופן שרירותי. רק במקרה שלא תהיה פגיעה במוצר ובתהליך, ניתן לאמץ את שיטת הבקרת הסביבה כמו דה-חמצן של מי הדוד, הוספת אלקלי בתהליך זיקוק השמן להתאמת ערך ה-PH ועוד. מנקודת מבט זו, תוספת מעכבי קורוזיה והגנה אלקטרוכימית שהוזכרה לעיל היא גם דרך לשלוט בסביבה הקורוזיבית.
האווירה מלאה באבק, אדי מים ועשן, במיוחד בסביבת הייצור, כמו תמלחת עשן, גזים רעילים ואבקה עדינה הנפלטת מהציוד, מה שיגרום לדרגות שונות של קורוזיה לשסתום. על המפעיל לנקות ולנקות באופן קבוע את השסתום ולתדלק באופן קבוע בהתאם להוראות נהלי ההפעלה, המהווה אמצעי יעיל לשליטה בקורוזיה סביבתית. התקנת כיסוי מגן על גזע השסתום, התקנת באר על שסתום הקרקע והתזת צבע על פני השסתום הם כל הדרכים למנוע מחומרים קורוזיביים לשחוק אתשַׁסתוֹם.
העלייה בטמפרטורת הסביבה ובזיהום האוויר, במיוחד עבור ציוד ושסתומים בסביבה סגורה, תאיץ את קורוזיה שלהם, ויש להשתמש בסדנאות פתוחות או באמצעי אוורור וקירור ככל האפשר כדי להאט את הקורוזיה הסביבתית.
9. שפר את טכנולוגיית העיבוד ומבנה השסתום
ההגנה נגד קורוזיה שלשַׁסתוֹםהיא בעיה שנלקחה בחשבון מתחילת התכנון, ולמוצר שסתום עם תכנון מבני סביר ושיטת תהליך נכונה תהיה ללא ספק השפעה טובה על האטת קורוזיה של השסתום. לפיכך, על מחלקת התכנון והייצור לשפר את החלקים שאינם סבירים בתכנון המבני, שגויים בשיטות התהליך וקלים לגרימת קורוזיה, כדי להתאים אותם לדרישות של תנאי עבודה שונים.