Chloride ion (Cl−) was very low in all the water samples, however calcium (Ca2+) was slightly high with about 17 ppm. Though, all these parameters are within the limits of the potable water specification.
5. Discussion
At ambient temperature, water of neutral pH containing and with no dissolved oxygen is not regarded as a significantly corrosive to the iron or steel material [1] and [2]. However, when oxygen is trapped within the water system, it becomes available and reacts with the metal surface. As a result of this reaction between the dissolved oxygen and the metal surface, the metal dissolve into the water and leaves a void in the metal surface or the metal immediately forms a corrosion product which in the case of iron and steel is commonly known as rust [2].
Mostly, the chemical reactions (anodic and cathodic) that are occurred in the near neutral pH water system are as follows:
Anodic reactions: Fe → Fe+2 + 2e− (metal dissolution reaction) [3]
Cathodic reaction: 2H2O + O2 + 4e− → 4OH− (dissolved oxygen reduction)
The overall reaction of the above tow reactions will be:
Fe + ½O2 + H2O → Fe(OH)2
Excess of dissolved oxygen in the water causes the hydroxide(s) to oxidize further to produce final corrosion product, iron oxide [4] and [5].
In the present case, dissolved oxygen in the system accelerated the pitting corrosion of the top portion of the pipe. This was evidenced by the rusty appearance of most of the inner surface of the pipe and presence of pits/tubercles, classic oxygen corrosion features, along the lengths of upper inner portion of the pipe.
Hence, due to gravity effect, the corrosion product produced by the oxygen attack fell down to the bottom surface of the pipe. Analyses of the deposits collected from the inner surface of the pipe showed high amount of oxygen and Iron as iron oxides (corrosion product). Furthermore, high amount of calcium (≈20.94 wt.%) that was detected suggesting that the deposit covered the bottom surface of the pipe was mainly corrosion product as iron oxide and calcium carbonate (CaCO3). Deposits can cause restricting water flow problems (water stagnancy) but corrosion, especially under deposit corrosion can lead to some significant damage of tubes. This type of corrosion occurs at sites where deposits allow a localized concentration of a specific chemical such as chloride or oxygen.
In the present case, deposition of corrosion product and other scale forming species at the bottom surface is an evidence of stagnancy in this area of the piping system due to lack of circulation of water through the pipe which led to a ring of orange and brown precipitated rust usually surrounds each pit [6]. Presence of any deposit forming particles in the piping system can cause and/or accelerate corrosion by forming oxygen depleted area under deposit, which can achieve anodic character compared to the adjacent area [2]. Consequently, corrosive attack under the deposit will become more aggressive and pitting attack of the pipe wall will occur.
6. Conclusion
The severe pitting attack at the top inner portion of the pipe was due to highly oxygenated water. While, the bottom surface of the pipe suffered from under deposit corrosion problem. The deposition on the bottom surface of the pipe is an evidence of stagnancy or a very low flow rate of water in this area of the system. No material upgrade is required as the carbon steel is suitable material for this application however, stagnant conditions or very low flow rates must be avoided. In addition, corrosion severity can be reduced by maintaining a proper circulation and flow rate in the system. As the corrosion took place in part of the fire system, appropriate inspection must be carried out for all fire water piping system. Also, special measures shall be made to check any plugging problem of sprinkler/nozzles in the system.
References
[1]
H.M. Herro, R.D. Port, D. Robert, Nalco Chemical Company
The Nalco guide to cooling water system failure analysis
McGraw-Hill, New York (1993)
[2]
J.T. Kochelek
MIC is NOT the primary cause of corrosion in fire sprinkler systems
Sprinkler Age Magazine (2009) October
[3]
P.R. Roberge
Handbook of corrosion engineering
McGraw-Hill, New York (1999)
[4]
Y.H. Huang, T.C. Zhang
Effects of dissolved oxygen on formation of corrosion products and concomitant oxygen and nitrate reduction in zero-valent iron systems with or without aqueous Fe2+
Water Res, 39 (2005), pp. 1751–1760
Article | PDF (287 K) | View Record in Scopus | Citing articles (105)
[5]
S.L. Grise, B.J. Saldanha
Effects of oxygen, temperature and salinity on carbon steel corrosion in aqueous solutions
NACE International, CORROSION 2008, 16–20 March 2008, New Orleans, LA (2008)
[6]
D.A. Jones
Principles and prevention of corrosion
(2nd ed.)Prentice Hall, Englewood-Cliffs, NJ (1996)
คลอไรด์ไอออน (Cl-) เป็นที่ต่ำมากในทุกตัวอย่างน้ำ แต่แคลเซียม (Ca2 +) อยู่ในระดับสูงเล็กน้อยประมาณ 17 ppm แม้ว่าทุกพารามิเตอร์เหล่านี้อยู่ภายในขอบเขตของข้อกำหนดน้ำดื่ม. 5 การอภิปรายที่อุณหภูมิห้องน้ำค่า pH เป็นกลางที่มีและไม่มีออกซิเจนละลายน้ำไม่ได้รับการยกย่องเป็นอย่างมีนัยสำคัญที่มีฤทธิ์กัดกร่อนวัสดุเหล็กหรือเหล็กกล้า [1] และ [2] แต่เมื่อออกซิเจนถูกขังอยู่ในระบบน้ำก็กลายเป็นที่มีอยู่และทำปฏิกิริยากับพื้นผิวโลหะ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนละลายน้ำและพื้นผิวโลหะโลหะละลายลงไปในน้ำและใบเป็นโมฆะในพื้นผิวโลหะหรือโลหะรูปแบบสินค้ากัดกร่อนซึ่งในกรณีของเหล็กและเหล็กกล้าเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสนิมทันที . [2] ส่วนใหญ่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี (ขั้วบวกและ cathodic) ที่เกิดขึ้นในที่อยู่ใกล้กับระบบน้ำมีค่า pH เป็นกลางมีดังนี้ปฏิกิริยาขั้วบวก: เฟ→เฟ + 2 + 2e- (โลหะการสลายปฏิกิริยา) [3] ปฏิกิริยา cathodic: 2H2O + O2 + 4e- → 4OH- (ลดปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ) ปฏิกิริยาโดยรวมของปฏิกิริยาพ่วงข้างต้นจะเป็น: เฟ + ½O2 + H2O → Fe (OH) 2 ส่วนเกินของออกซิเจนที่ละลายในน้ำเป็นสาเหตุของไฮดรอกไซ (s) ออกซิไดซ์ต่อไปในการผลิตสินค้าที่มีการกัดกร่อนสุดท้ายเหล็กออกไซด์ [4] และ [5]. ในกรณีปัจจุบันออกซิเจนที่ละลายในระบบเร่งการกัดกร่อนของบ่อส่วนบนของท่อ นี้เป็นหลักฐานโดยลักษณะสนิมของที่สุดของผิวด้านในของท่อและการปรากฏตัวของหลุม / tubercles คุณสมบัติออกซิเจนกัดกร่อนคลาสสิกพร้อมความยาวของส่วนด้านบนของท่อ. the ดังนั้นเนื่องจากผลกระทบแรงโน้มถ่วงสินค้ากัดกร่อนที่ผลิต จากการโจมตีของออกซิเจนลดลงลงไปที่พื้นผิวด้านล่างของท่อ การวิเคราะห์ของเงินฝากที่เก็บจากพื้นผิวด้านในของท่อแสดงให้เห็นว่าจำนวนเงินที่สูงของออกซิเจนและเหล็กเป็นเหล็กออกไซด์ (ผลิตภัณฑ์กัดกร่อน) นอกจากนี้จำนวนเงินที่สูงของแคลเซียม (≈20.94 WT.%) ที่ถูกตรวจพบบอกว่าเงินฝากที่ปกคลุมพื้นผิวด้านล่างของท่อส่วนใหญ่เป็นสินค้าที่มีการกัดกร่อนเป็นเหล็กออกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) เงินฝากอาจทำให้เกิดปัญหาการ จำกัด การไหลของน้ำ (ความเมื่อยล้าน้ำ) แต่การกัดกร่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้การกัดกร่อนฝากเงินสามารถนำไปสู่ความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญของหลอด ประเภทของการกัดกร่อนนี้เกิดขึ้นในสถานที่ที่เงินฝากช่วยให้มีความเข้มข้นหน่วงของสารเคมีที่เฉพาะเจาะจงเช่นคลอไรด์หรือออกซิเจน. ในกรณีปัจจุบันการสะสมของสินค้าการกัดกร่อนและขนาดอื่น ๆ การสร้างสายพันธุ์ที่พื้นผิวด้านล่างเป็นหลักฐานของความเมื่อยล้าในพื้นที่นี้ ระบบท่อเนื่องจากการขาดการไหลเวียนของน้ำผ่านท่อซึ่งนำไปสู่แหวนสีส้มและสีน้ำตาลสนิมมักจะตกตะกอนอยู่รอบ ๆ ในแต่ละหลุม [6] การปรากฏตัวของเงินฝากใด ๆ ที่ก่อให้เกิดอนุภาคในระบบท่อสามารถก่อให้เกิดและ / หรือเร่งการกัดกร่อนโดยการสร้างออกซิเจนหมดพื้นที่ภายใต้การฝากเงินซึ่งสามารถบรรลุตัวอักษรขั้วบวกเมื่อเทียบกับพื้นที่ที่อยู่ติดกัน [2] ดังนั้นการโจมตีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนภายใต้การฝากเงินจะกลายเป็นเชิงรุกมากขึ้นและการโจมตีบ่อของผนังท่อจะเกิดขึ้น. 6 สรุปการโจมตีบ่อรุนแรงที่ส่วนด้านบนของท่อเป็นเพราะน้ำออกซิเจนสูง ในขณะที่พื้นผิวด้านล่างของท่อรับความเดือดร้อนจากปัญหาการกัดกร่อนภายใต้การฝากเงิน การสะสมบนพื้นผิวด้านล่างของท่อเป็นหลักฐานของความเมื่อยล้าหรืออัตราการไหลที่ต่ำมากของน้ำในพื้นที่ของระบบนี้ ไม่มีการอัพเกรดวัสดุจะต้องเป็นเหล็กคาร์บอนเป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับโปรแกรมนี้อย่างไรก็ตามเงื่อนไขนิ่งหรืออัตราการไหลที่ต่ำมากจะต้องหลีกเลี่ยง นอกจากนี้ความรุนแรงของการกัดกร่อนสามารถลดลงได้โดยการรักษาที่เหมาะสมและการไหลเวียนของอัตราการไหลในระบบ ในฐานะที่เป็นกัดกร่อนที่เกิดขึ้นในส่วนหนึ่งของระบบไฟ, การตรวจสอบที่เหมาะสมจะต้องดำเนินการสำหรับไฟไหม้น้ำระบบท่อทั้งหมด นอกจากนี้มาตรการพิเศษจะต้องทำเพื่อตรวจสอบปัญหาใด ๆ การอุดตันของหัวฉีด / หัวฉีดในระบบ. อ้างอิง[1] HM Herro, RD พอร์ต, D. โรเบิร์ต บริษัท Nalco เคมีNalco แนวทางในการระบายความร้อนการวิเคราะห์ระบบน้ำล้มเหลวของMcGraw-Hill, นิวยอร์ก (1993) [2] JT Kochelek MIC ไม่ได้เป็นสาเหตุหลักของการกัดกร่อนในระบบหัวฉีดดับเพลิงนิตยสารอายุสปริงเกลอร์ (2009) ตุลาคม[3] ประชาสัมพันธ์ Roberge คู่มือของวิศวกรรมการกัดกร่อนMcGraw-Hill, New York (1999) [4] ยงฮวาหวางเหวย TC ผลของออกซิเจนที่ละลายในการก่อตัวของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนและออกซิเจนไปด้วยกันและการลดไนเตรตในระบบเหล็กศูนย์ valent มีหรือไม่มีน้ำ Fe2 + น้ำ Res, 39 (2005), PP 1751-1760. บทความ | PDF (287 K) | ดูบันทึกในปัส | บทความที่อ้างถึง (105) [5] SL หวาดหวั่นบีเจ Saldanha ผลของออกซิเจนอุณหภูมิและความเค็มต่อการกัดกร่อนเหล็กคาร์บอนในการแก้ปัญหาน้ำNACE นานาชาติกัดกร่อน 2008 16-20 มีนาคม 2008 New Orleans, LA (2008) [6] DA โจนส์หลักการและการป้องกันการกัดกร่อน(2 เอ็ด.) สมาคมศิษย์เกิลหน้าผา, นิวเจอร์ซีย์ (1996)
การแปล กรุณารอสักครู่..
