Kaip titano apvalkalu padengto šildytuvo elektrinio įžeminimo metodas (neįžemintas, vienas{0}}galis įžemintas arba centrinis-čiaupas įžemintas) veikia laidžiosios srovės korozijos riziką laidžiame elektrolite (pvz., 5 % NaCl)?

Pagrindinis laidžių elektrolitų įžeminimo dizaino kompromisas
Titanu apklijuoti šildytuvai, esantys laidžiuose elektrolituose (5 % NaCl sūryme, jūros vandenyje arba praskiestose rūgštyse), gali būti pažeidžiamos srovės korozijos, kai elektros įžeminimas sukuria nepageidaujamus srovės kanalus. Jei apvalkalo elektrinis potencialas yra kitoks nei bako ar tirpalo, iš šildytuvo apvalkalo į žemę per elektrolitą tekės pasklidusios srovės. Priklausomai nuo įžeminimo schemos, titano apvalkalas bus arba anodas (nuo korozijos) arba katodas (apsaugotas). Yra trys tipinės įžeminimo konfigūracijos: neįžemintas (plaukiojantis), vienas-galas įžemintas (apvalkalas prijungtas prie įžeminimo jungties dėžutėje) ir centrinis{5}}čiaupas įžemintas (vidinės varžos laido centrinis taškas įžemintas). Kiekvienas iš metodų lemia skirtingą potencialo pasiskirstymą per apvalkalo ilgį, o tai turi įtakos pasklidosios srovės korozijos vietai ir stiprumui. Sienelės storis netrukdo elektrocheminei varomajai galiai, nors tai turės įtakos laikui iki perforacijos atsiradus korozijai.

Poveikis mechaniniam vientisumui: anodinės zonos, paklydimo srovės keliai
Neįžemintame šildytuve (apvalkalas, elektra atskirtas nuo žemės), nėra uždaros grandinės, skirtos nepastovioms srovėms, o titano apvalkalas naudoja atvirą{0}}elektrolito grandinės potencialą (apie –0,2 V, palyginti su Ag/AgCl 5 % NaCl). Nėra srovių korozijos, nes srovė negali tekėti. Tačiau degioje atmosferoje gali susidaryti statinis krūvis ir sukelti kibirkšties pavojų.

Vieno{0}} galo įžeminto šildytuvo (įžeminto jungties dėžutės gale) įžemintas galas yra 0 V, o panardintas galas plūduriuoja esant elektrolito potencialui. Per visą apvalkalo ilgį gali būti gradientas. Panardintame gale srovė teka iš elektrolito į apvalkalą (katodinė sritis, apsaugota), o link įžeminto galo srovė teka iš apvalkalo į elektrolitą (anodinė sritis, korozija). Anodinė zona paprastai yra 50-150 mm atstumu nuo įžeminto galo. Korozijos greitis šioje zonoje gali siekti 0,5-2,0 mm/metus, priklausomai nuo elektrolito laidumo ir kintamos įtampos.

Centriniame čiaupo įžemintame šildytuve (ty vidinės varžos laido vidurys yra įžemintas, bet ne apvalkalas) apvalkalas yra atskirtas nuo žemės, tačiau vidinis laido įžeminimas sukuria talpinę jungtį. Veikiant kintamajai srovei mažos srovės (mikroamperai iki miliamperų) praeina per MgO izoliaciją į apvalkalą, o vėliau į elektrolitą. Dėl to visame apvalkalo paviršiuje susidaro nedidelis kintamos srovės kiekis, sukuriantis bendrą 0,05–0,20 mm koroziją per metus.

Poveikis šiluminėms savybėms: Nėra tiesioginio poveikio
Šilumos perdavimas ir šiluminės charakteristikos nepriklauso nuo įžeminimo metodo. Elektrinis įžeminimas neturi įtakos temperatūros pasiskirstymui išilgai apvalkalo, kurį lemia galios tankis ir skysčio sąlygos.

Kompetencijos-sintezė: įžeminimo metodas, palyginti su nepaprasta dabartine rizika
Įžeminimo metodas Anodinės zonos vieta Tipiškas korozijos greitis (mm/m.) Sienos storis (mm) 5 eksploatavimo metų rizikos lygis
Plaukiojantis (neįžemintas) Nėra 0.00 0.8 (tik mechaninis) Nėra (bet statinis pavojus)
Įžeminta viename gale (jungiamoji dėžutė) Netoli įžeminto galo (50-150 mm) 0.5 - 2.0 mm/metus 3.5 - 10.5 mm Aukštas – negalimas
Dielektrinė izoliacija + vienas galas įžemintas Nėra (jei tinkamai izoliuotas) 0.00 0.8 mm Izoliacija: nėra
Apvalkalas plūduriuojantis (įžemintas centre{0}}čiaupas)Vienodas išilgai apvalkalo 0,05–0,20 mm per metus 1,1–1,8 mm Žemas iki modifikacijos
Centrinis čiaupas įžemintas + MgO drėgmės kontrolėVienodas 0,02–0,05 mm per metus 0,9–1,1 mm Priimtinas
Vieno galo įžeminimas be dielektrinės izoliacijos netaikomas laidžiams elektrolitams, nes vietinis korozijos greitis šalia įžeminto galo yra didesnis nei 0,5 mm per metus, todėl reikia nepraktiškai storų sienų.

Inžinerija už sienos: dielektrinė izoliacija ir įžeminimo praktika
Titano apvalkalu šildytuvams, naudojamiems laidžiuose elektrolituose, pageidautina naudoti neįžemintus (plūduriuojančius) šildytuvus su įžeminimo gedimo aptikimu. Šildytuvas yra elektriškai izoliuotas nuo bako PTFE arba PEEK tarpikliais ir įvorėmis. Įžeminimo gedimo monitorius perspėja, kai nuotėkio srovė pasiekia saugią ribą (dažniausiai 5-30 mA). Tai visiškai pašalina klaidinančios srovės koroziją.

If the electrical code requires grounding (for example, for personnel safety), a dielectric union or insulated flange must be provided between the grounded junction box and tank on a one-end grounded heater. This avoids anodic sheath. The dielectric isolation shall be tested to a resistance of >100 MΩ esant 500 VDC. Arba centrinis-čiaupo įžeminimas su plūduriuojančiu apvalkalu suteikia kontroliuojamą žemo-lygio pasklidąją srovę, kuri sukelia mažiau korozijos, jei MgO izoliacija yra sausa ir geros kokybės.

Išvada: neįžemintas naudojant GFCI pageidaujamą{0}}sienos storis nesvarbus
Titanu dengto šildytuvo elektrinio įžeminimo metodas laidžiame elektrolite (5 % NaCl) lemia klaidinančios srovės korozijos riziką, dėl kurios gali prireikti nepraktiškai storų sienų, kad jos tarnavimo laikas būtų 5 metai. Vieno-galo įžeminimas be dielektrinės izoliacijos sukelia 0,5-2,0 mm vietinės korozijos laipsnį per metus šalia įžeminto galo, todėl šildytuvo vamzdžiams reikia 3,5-10,5 mm-sienos. Specifikacijos turėtų būti skirtos neįžemintam (plaukiojančiam) šildytuvui su įžeminimo grandinės pertraukiklio (GFCI) apsauga ir dielektrine izoliacija prie tvirtinimo flanšo. Tai pašalina kintamą srovės koroziją, todėl įprastas sienelės storis yra 1,0–1,2 mm. Jei reikalingas įžeminimas, sumontuokite dielektrinę jungtį ir vieno galo įžeminimą arba naudokite centrinio čiaupo įžeminimą geros kokybės sausu MgO. Pateikite gamintojui įžeminimo metodą ir elektrolito laidumą, reikalingą patvirtinti, kad sumažėjusi srovių korozija. Sienelės storis yra antrinis kintamasis. Pagrindinis projektavimo reikalavimas yra klaidinančios srovės prevencija.