การกัดกร่อนเฉพาะที่ประเภทใดมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเป็นพิเศษที่จุดเปลี่ยนทิศทางของของไหลในตัวเชื่อมต่อสี่ทาง

I. ข้อต่อสามทาง: โหนดที่มีความเสี่ยงสูงในระบบท่อ

ที่ ข้อต่อที 4 ทิศทาง ซึ่งทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบหลักสำหรับการบรรจบกันและการแยกกระแสในเครือข่ายของไหลที่ซับซ้อน อยู่ภายใต้การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของความเค้นทางกล พลศาสตร์ของไหล และปัจจัยการกัดกร่อน รูปทรงที่แตกต่างกันทำให้เป็นโหนดที่มีความเสี่ยงสูงภายในทั้งระบบ

การตกแต่งภายในของที 4 ทิศทางต่างจากส่วนท่อตรงตรงที่มีการทางแยกที่รุนแรงและการเลี้ยวโค้งของช่องการไหลสี่ช่องภายในห้องกลาง รูปทรงภายในเฉพาะนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ทางเข้าของกิ่งที่ของไหลมีความแหลมคม 90∘ การเปลี่ยนแปลงทิศทางทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วและความดันของของไหลอย่างกะทันหัน ด้วยเหตุนี้ รูปทรงนี้จึงกระตุ้นให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุดบางประเภท รูปแบบเฉพาะเหล่านี้มีอัตราการกัดกร่อนสูงกว่าการกัดกร่อนทั่วไปอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การเจาะทะลุผนังและความล้มเหลวร้ายแรงได้อย่างง่ายดาย

ครั้งที่สอง ประเภทหลักของการกัดกร่อนเฉพาะที่ที่โซนเปลี่ยนการไหล

ในบริเวณที่เปลี่ยนการไหลของข้อต่อข้อต่อที 4 ทิศทาง การกัดกร่อนเฉพาะที่ที่แพร่หลายและทำลายล้างมากที่สุด 2 ประเภท ได้แก่ การกัดกร่อนแบบเร่งการไหล (FAC) และการกัดกร่อน-การกัดกร่อน

2.1 การกัดกร่อนแบบเร่งการไหล (FAC)

2.1.1 กลไกทางวิชาชีพของ FAC

Flow Accelerated Corrosion บางครั้งในอดีตแต่เรียกอย่างไม่ถูกต้องว่าการกัดกร่อน-การกัดกร่อน ปัจจุบันได้รับการจำแนกอย่างชัดเจนในวิทยาศาสตร์การกัดกร่อนสมัยใหม่ FAC อธิบายปรากฏการณ์ที่ชั้นป้องกันออกไซด์บนพื้นผิวโลหะเป็นหลัก (เช่น แมกนีไทต์) เฟ3​O4​ บนเหล็ก) จะถูกละลายทางเคมีหรือกำจัดออกด้วยเครื่องจักรในอัตราเร่งเนื่องจากความเร็วของของไหลและความปั่นป่วนเพิ่มขึ้น จึงเร่งการกัดกร่อนของโลหะฐาน

FAC เป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าและพลศาสตร์ของไหล หลักการสำคัญของมันคือ:

1. การควบคุมอัตราการถ่ายโอนมวล: ในสารละลายน้ำที่เป็นกลางหรือเป็นด่างอ่อน (เช่น น้ำป้อนหม้อไอน้ำ คอนเดนเสท) อัตราการกัดกร่อนของโลหะมักถูกควบคุมโดยอัตราการถ่ายโอนมวลของออกซิเจนละลายหรือไอออนไฮเดรตไปยังพื้นผิวโลหะ ความปั่นป่วนสูงภายในโซนเลี้ยวของตี๋ 4 ทิศทางทำให้ชั้นการแพร่กระจายของพื้นผิวบางลงอย่างมาก (Nernst Diffusion Layer)

2. การละลายชั้นออกไซด์แบบเร่ง: การไหลที่มีความเร็วสูงและปั่นป่วนสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในน้ำที่มีออกซิเจนต่ำหรือน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงที่ไม่มีออกซิเจน จะเร่งการละลายของชั้นออกไซด์ป้องกันให้กลายเป็นของเหลวจำนวนมากในรูปแบบไอออนที่ละลายน้ำได้

3. การสัมผัสกับพื้นผิว: เมื่อชั้นป้องกันถูกเอาออก โลหะฐานที่ถูกเปิดออกจะกัดกร่อนอย่างรวดเร็วและก่อตัวเป็นชั้นออกไซด์ใหม่ อย่างไรก็ตาม ชั้นที่สร้างขึ้นใหม่นี้จะถูกละลายหรือกำจัดออกอย่างรวดเร็วโดยการไหลแบบเร่ง สิ่งนี้ก่อให้เกิดวงจรอุบาทว์ ส่งผลให้ผนังบางลงอย่างรวดเร็ว

2.1.2 เหตุใดเสื้อยืด 4 ทางจึงเป็น FAC Hotspot

ที่ turning zone of a 4-Way Tee is a typical FAC hotspot because of:

• ความเครียดเฉือนสูง: ในขณะที่ของไหลทำให้ 90∘ ในทางกลับกัน ความเค้นเฉือนของของไหลที่สูงมากจะถูกสร้างขึ้นที่ด้านในของส่วนโค้งงอ (โดยเฉพาะที่ขอบของทางเข้าของกิ่ง) ซึ่งโจมตีชั้นออกไซด์โดยตรง

• ความปั่นป่วนสูงเฉพาะที่: ความปั่นป่วนเฉพาะจุดที่มีความเข้มสูงเกิดขึ้นจากโซนการแยกการไหลและการหมุนเวียนซ้ำ ช่วยเพิ่มอัตราการถ่ายโอนมวลอย่างมีนัยสำคัญ โดยเร่งการละลายของชั้นออกไซด์

2.2 การกัดเซาะ-การกัดกร่อน

2.2.1 กลไกการกัดเซาะ-การกัดกร่อนระดับมืออาชีพ

การกัดเซาะ-การกัดกร่อนโดยเฉพาะหมายถึงผลเสริมฤทธิ์กันของการสึกหรอทางกลและการกัดกร่อนทางเคมี เมื่อตัวกลางประกอบด้วยอนุภาคของแข็ง (เช่น ทราย ตะกรัน ผงตัวเร่งปฏิกิริยา) อนุภาคกระทบพื้นผิวโลหะด้วยพลังงานจลน์สูง

• การกัดเซาะทางกล: อนุภาคของแข็งกระทบและหลุดออกหรือขัดขวางโครงตาข่ายโลหะ ทำให้เกิดการสูญเสียวัสดุ

• ผลเสริมฤทธิ์กัน: การกัดเซาะทางกลเร่งการกัดกร่อน: อนุภาคกระทบไม่เพียงแต่กำจัดชั้นออกไซด์ที่ป้องกันเท่านั้น แต่ยังเผยให้เห็นพื้นผิวโลหะที่สดใหม่และมีความกระฉับกระเฉงมากขึ้น ส่งผลให้อัตราการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าพุ่งสูงขึ้น ในขณะเดียวกัน ลักษณะที่หลวมและมีรูพรุนของผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนทำให้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้เสี่ยงต่อการถูกกัดเซาะและกำจัดโดยอนุภาคมากขึ้น ซึ่งจะช่วยเร่งกระบวนการกัดเซาะให้เร็วขึ้นอีก

2.2.2 จุดร้อนของการกัดเซาะ-การกัดกร่อนในประเดิม 4 ทิศทาง

ในแท่นที 4 ทิศทาง พื้นที่ที่รุนแรงที่สุดสำหรับการกัดเซาะ-การกัดกร่อนคือจุดปะทะโดยตรงหลังการเลี้ยว และบริเวณโค้งงอด้านในของการโก่งตัวของการไหล เนื่องจากความเฉื่อยในระหว่างการเลี้ยว อนุภาคหนักจึงมีแนวโน้มที่จะรักษาโมเมนตัมเชิงเส้น โดยส่งผลกระทบต่อผนังด้านในด้านตรงข้ามของกิ่งการเลี้ยวด้วยความเร็วและมุมที่สูงขึ้น

ปรากฏการณ์นี้เด่นชัดเป็นพิเศษในระบบที่ลำเลียงสารละลายที่มีปริมาณของแข็งสูงหรือทำงานที่ความเร็วการไหลสูง

III. ประเภทการกัดกร่อนเฉพาะจุดอื่นๆ

นอกจาก FAC และการกัดกร่อน-การกัดกร่อนแล้ว ลักษณะทางเรขาคณิตของข้อต่อ 4-Way Tees ยังอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนเฉพาะที่รูปแบบอื่นๆ ภายใต้เงื่อนไขของตัวกลางเฉพาะ:

3.1 การกัดกร่อนของรอยแยก

หากข้อต่อ 4 ทางใช้การเชื่อมต่อแบบเกลียวหรือข้อต่อแบบหน้าแปลน และมีรอยแยกเล็กๆ ที่ทำความสะอาดยากเกิดขึ้นที่โคนเกลียว ใต้ปะเก็น หรือในบริเวณรอยเชื่อม การกัดกร่อนของรอยแยกอาจเกิดขึ้นได้ ภายในรอยแยกที่จำกัด การฟื้นฟูของไหลจะถูกจำกัด ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเฉพาะจุดในการไล่ระดับความเข้มข้นของออกซิเจน ระดับ pH และความเข้มข้นของคลอไรด์ไอออน สิ่งนี้จะก่อให้เกิดเซลล์การกัดกร่อน ส่งผลให้โลหะสลายตัวอย่างรวดเร็วภายในรอยแยก

3.2 การกัดกร่อนของรูพรุนที่เกิดจากความปั่นป่วน

แม้ว่าความปั่นป่วนมักจะยับยั้งการกัดกร่อนโดยทั่วไป แต่ภายใต้การไหลที่มีความปั่นป่วนสูงและความเร็วสูงในตัวกลางที่มีคลอไรด์ไอออนที่มีความเข้มข้นสูง (เช่น น้ำทะเล) ความปั่นป่วนอาจทำให้เกิดการกัดเซาะเฉพาะจุดบนพื้นผิวโลหะ ทำให้เกิดจุดแอคทีฟเล็กๆ จุดเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะพัฒนาไปสู่นิวเคลียสการกัดกร่อนแบบรูพรุน เมื่อหลุมก่อตัวขึ้น กลไกการเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติจะผลักดันการกัดกร่อนให้ลึกเข้าไปในวัสดุ และนำไปสู่การเจาะในที่สุด