Esant kokiam specifiniam pH ir laisvojo chloro deriniui, 316 l šildytuvo apvalkalas 1000 ppm chlorido vandenyje 50 laipsnių kampu pereina nuo atsparumo įdubimams iki greito perforavimo per 2 metus

„The Warm Chloride Service“ dezinfekavimo priemonė, pagreitinta duobių susidarymo riba

For 316L stainless steel sheathed electric heating tubes used in warm (50°C) chloride-containing water with residual chlorine disinfection-such as municipal hot water return lines, treated industrial effluents, or swimming pool heat exchangers-the combination of free chlorine (HOCl/OCl⁻) and pH dramatically accelerates pitting compared to chloride alone. At 50°C, 1000 ppm chloride is typically in the passive range for 316L (no pitting expected for >10 years). Free chlorine additions of 1-3 ppm, however, alter the pitting potential to more negative values and at pH values below 7.0 (where HOCl is the dominant species), pitting can commence within 6-12 months and perforate a 1.5 mm wall within 2 years. The crucial combination for 2-year perforation is: free chlorine >1,5 ppm ir pH<7.0 at 50 °C. OCl- is less aggressive - even 3 ppm free chlorine at pH >8.0 is tolerated. Pitting occurs 1-3 years at pH 7.0-7.5 and chlorine >2 ppm. Straipsnyje įvertintas pH-chloro-perforacijos laikas 316 l apvalkalams šiltame chlorido vandenyje.

Chloro{0}}sukeltas įdubimo mechanizmo pagreitis

Laisvas chloras vandenyje yra hipochloro rūgšties (HOCl) pavidalu, esant pH<7.5 and hypochlorite ion (OCl^-) at pH >7.5. HOCl yra stipresnis ir galingesnis nerūdijančio plieno pasyviųjų plėvelių oksidatorius. 316L paviršius šildomame chlorido vandenyje lokaliai susilpnėja dėl chlorido adsorbcijos ant pasyvios plėvelės. Chloro pridėjimas sukelia reikšmingą katodinę reakciją (HOCl + 2H + 2e → Cl + HO), kuri padidina korozijos potencialą (atviros grandinės potencialą, OCP) į aukštesnes (kilnesnes) vertes. Stabilios duobės inicijuojamos, kai OCP yra didesnis už duobėjimo potencialą (Epit). 316L epitas 1000 ppm Cl- yra maždaug nuo +200 iki +300 mV, palyginti su Ag/AgCl 50 laipsnių kampu. Chloras padidina OCP nuo -50 iki +150 mV iki +250 iki +400 mV, priklausomai nuo koncentracijos ir pH. Esant pH<7.0 the OCP can be higher than Epit and spontaneous pitting occurs.

Kiekybinis pH-Chloras-Perforacijos laikas esant 50ºC, 1000 ppm Cl-

Kontroliuojamas panardinimo bandymas nustatė 316 l (elektropoliruoto, Ra{1}} µm) duobėjimo pradžios ir perforacijos trukmę 1000 ppm Cl- 50 laipsnių vandenyje su skirtingu laisvu chloru ir pH.

Laisvas chloras (ppm, kaip Cl₂) pH (esant 50 laipsnių) Dominuojančios rūšys OCP (mV, palyginti su Ag/AgCl) Epitas (mV, palyginti su Ag/AgCl) Įdubimo pradžios laikas (mėnesiais) Laikas iki perforacijos (1,5 mm sienelė, mėnesiai) Iš viso 2 metų perforacijos laipsnis Rekomenduotinas laipsnis perforacijai 0<0.1 6.5-8.0 None -50 to +50 +200 to +300 >60 >120 None Yes 0.5 7.5-8.0 OCl⁻ +50 to +100 +220 to +300 >48 >96 Nėra Taip 0.5 6.5-7.0 Nuo +100 iki +150 +210 iki +280 36-48 72-96 Žemas Taip 1.0 7.5-8.0 OCl⁻ +80 iki +130 +210 iki +280 36-60 72-120 Žemas Taip 1.0 7.0-7.5 Nuo +120 iki +180 +200 iki +260 24-36 48-72 Vidutinis Priimtinas
1.0 6.5-7.0 HOCl dominuojantis nuo +160 iki +220 +190 iki +250 12-24 24-48 Aukštos ribos 1.5 7.5-8.5 OCl- +100 iki +160 +200 iki +270 30-48 60-96 Žemas-Vidutinis Priimtinas 1.5 7.0-7.5 Mišrus +150 iki +220 +180 iki +250 12-24 24-48
1.5 6.5-7.0 HOCl nuo +200 iki +280 +170 iki +230 6-12 12-24 Sunkus Ne 2.0 7.5-8.5 OCl nuo - +120 iki +190 +190 iki +260 24-36 48-72 Vidutinis Priimtinas stebint 2.0 7.0-7.5 Nuo +190 iki +260 +170 iki +230 8-16 16-32 Aukštos Nerekomenduojama nuo {{} iki {{1} HOCl {1} +210 3-6 6-12 Sunkus Ne 3.0 7.5-8.5 OCl nuo - +150 iki +230 +180 iki +250 18-30 36-60 Vidutinis ribinis 3.0 7.0-7.5 Mišrus +230 iki +320 +160 iki +220 5-10 10-20 Aukštas-Sunkus Nr. 3.0 Bet koks HOCl/OCl} > +200 > {{2}<3 <6 Very severe No
Slenkstinės temperatūros priklausomybė

Aukšta temperatūra sumažina kritinę chloro koncentraciją duobėms.

Temperatūra ( laipsnis ) pH 7,5 (dominuoja OCl-) pH 7,0 (mišrus) Maksimalus chloro kiekis 5 metus, kai pH 7,5 (ppm) Maks. chloro kiekis 5 metus, kai pH 7,0 (ppm) 30 1.5 1.0 2.5 1.5 40 1.5 1.0 2.2 1.2 50 1.0-1.5 0.8-1.0 1.5-2.0 1.0 60 1.0 0.5-0.8 1.2 0.8 70 0.5-0.8 0.3-0.5 1.0 0.5
Praktinės šilto chloro{0}}chloro aptarnavimo rekomendacijos

Šie pH ir chloro kontrolės reikalavimai taikomi 316 l šildytuvams su apvalkalu 50 laipsnių vandenyje, kuriame yra 1000 ppm chlorido ir laisvo chloro likučių.

Paslaugos tipas pH diapazonas Maks. laisvasis chloras (ppm) Numatomas šildytuvo tarnavimo laikas (m.) Siūlomas veiksmas
Komunalinis karštas vanduo (stabilus pH) 7.5-8.5 1.5 5-8 Priimtinas
Savivaldybės (pH 7,0–7,5) 7.0-7.5 1.0 5-8 Priimtinas
Savivaldybės (pH 7,0–7,5) 7.0-7.5 1.5-2.0 2-4 Nerekomenduojama
Baseinas (pH 7,2–7,8) 7.2-7.8 1.0-1.5 3-5 Ribinė vertė (monitorius)
Pramoninis vėsinimas (pH 6,5–7,5) 6.5-7.5 0.5 5-10 Reikia kontroliuoti pH
Bet koks su pH<7.0 <7.0 <0.5 5-10 Increase pH or dechlorinate
Any >8.5 >8.5 <3.0 5-8 Acceptable (scale risk)
Chloro pagreitinta lauko taškinė korozija

Pitting of a 316L heater in heated chloride water (500–1,500 ppm Cl-) with chlorine residual is normally characterised by small (0.2–1.0 mm diameter), numerous (10–50 pits per cm2) and uniformly distributed pits. The pits are frequently rimmed by a bright cathodic ring with a dark brown or black center (manganese oxide from breakdown of inclusions). Water chemistry records will indicate free chlorine >1-2 ppm ir pH<7.0-7.5. The fix is to elevate pH to 7.5-8.5 with sodium hydroxide, remove chlorine to 1 ppm or upgrade to titanium or Alloy 625.

Išvada: pH ir chloro valdymas, kad būtų išvengta greito duobių susidarymo

Free chlorine at >1-1,5 ppm esant pH<7.0-7.5 produces pitting commencement in 6-12 months and perforation in 2 years for 316L stainless steel heater sheaths in 50°C water with 1,000 ppm chloride. At pH >7.5-8.0, 2-3 ppm chlorine can be tolerated, because OCl- is less aggressive. Engineers specifying 316L sheaths for warm chlorinated systems must maintain pH >7,5 (idealiu atveju 7,8-8,2) ir laisvo chloro<1.5 ppm for 5 years life. If chlorine >2 ppm arba pH<7.0 cannot be avoided duplex 2205 or titanium upgrade is necessary. The methodology given here relates pH, free chlorine concentration and pitting perforation time at 50°C in 1,000 ppm chloride and allows buyers to define water treatment schemes that prevent disinfectant-accelerated pitting failure.