Esant kokiam konkrečiam pH ir prisotinimo indekso deriniui, 316 nerūdijančio plieno šildytuvo apvalkalas sukuria kalcio karbonato nuosėdas, kurios sukelia žemesnę{1}}nuosėdų koroziją 90 laipsnių kampu

Apsauginio iki korozinio poveikio slenkstis

For 316 stainless steel encased electric heating tubes immersed in hard water at 90°C, the precipitation of calcium carbonate scale on the sheath surface is not a simple thermal insulation problem-it can also lead to localised corrosion referred to as under-deposit corrosion (UDC). At high supersaturation (Langelier Saturation Index, LSI, between 0.5 and 1.5), the scale layer is thin (20-100 µm) and porous, so that corrosive species (chlorides, oxygen) can reach the metal surface below the scale, generating a differential aeration cell that speeds up pitting. At high supersaturation (LSI >2.0) scale is thick (>200 µm) ir nuolat visiškai sustabdo deguonies judėjimą ir sudaro labai korozinį sustingusį sluoksnį. Žemiau LSI 0,5 nėra skalės formų, o 316 yra pasyvi. UDC raktų derinys yra pH 7,5–8,5 (kur bikarbonato -karbonato pusiausvyra yra palanki gamybos mastui) ir LSI nuo 0,8 iki 1,8. Šiame dokumente apskaičiuojamos pH{10}}LSI slenksčiai, esant žemai{11}}nuosėdų korozijai ant 316 apvalkalų 90 laipsnių kampu.

Mažos{0}}indėlių korozijos mechanizmas

Kai karštame vandenyje ant 316 nerūdijančio plieno susidaro akytos kalcio karbonato nuosėdos, po svarstyklėmis esantis metalas tampa deguonies badu, nes deguonis lėtai praeina per apnašas ir nejudantį sluoksnį. Dalys be nuosėdų (jei yra) arba sritys, esančios už skalės, yra visiškai prisotintos deguonimi, sudarydamos diferencinę aeracijos ląstelę, po svarstyklėmis esantis metalas, kuriame nėra deguonies, yra anodas, o deguonies turtingas metalas yra katodas. Chlorido jonai teka į anodinę sritį, kad išlaikytų krūvio neutralumą, o žemas pH dėl metalo hidrolizės po skalėje slopina repasyvavimą. Korozijos greitis gali siekti 0,5-2 mm per metus, o tai panašu į aktyvios korozijos greitį rūgštyje. Pačios svarstyklės gali būti paliktos, bet po ja esantis metalas ištirpsta, susidaro ertmė, perforuojanti apvalkalą.

Kiekybinės nuosėdų korozijos 90 laipsnių kampu-slenksčiai

pH-LSI deriniai, sukeliantys per 1000 valandų per mažą nuosėdų koroziją, buvo nustatyti 316 apvalkalų (Ra=0.4 µm) sintetiniame kietame vandenyje (300 ppm CaCO3 kietumas, 200 ppm šarmingumas, 200 ppm W, 200 ppm Cl2 laipsnis, šiluma, flux 0, pH 5,-).

Langelier prisotinimo indeksas (LSI) pH esant 90 laipsnių (apskaičiuotas) Skalės storis (po 1 000 valandų) (mikronais) Skalės poringumas (%) pagal -nuosėdų korozijos greitį (mm/m.) Laikas iki perforacijos (1,5 mm sienelė) Rekomenduojamas<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 metai Taip 0-0.5 7.0-7.5 0-20 N/A 0.02-0.05 30-75 metai Taip
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 m. Priimtinas
nuo 0,8 iki 1.2 7.8 iki 8.1 20 iki 50 20 iki 30 % 0,10 iki 0.25 6 iki 15 metų Ribinė dalis 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20 % 0.25-0.50 3-6 metųNerekomenduojama
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 metų Nepriimtina
1.8-2.0 8.7-8.9 80-150 <5% 0.20-0.40 (protective scale) 4-8 years (limited UDC) Transition2.0 >8.9 >150 <3% (dense) <0.05 (sealed, no UDC) >30 metų (tačiau perkaitimo rizika) perkaitimo rizika, o ne UDC
Chlorido įtaka nepakankamos{0}}nuosėdų korozijos intensyvumui

UDC žymiai pagreitina chlorido koncentracija. Chlorido įtaka kritinei LSI slenksčiui UDC esant 90 laipsnių matoma toliau esančioje lentelėje.

Chlorido koncentracijos (ppm) LSI slenkstis, kad būtų pradėtas UDC (5 metų tarnavimo laikas), pageidautina Maksimali LSI 5 metų gyvavimo laikotarpiui Rekomenduojamas veiksmas<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 Reikalingas minkštinimas arba inhibitorius
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 Reikalingas minkštinimas; atnaujinimo svarstymas
Praktinės UDC prevencinės vandens chemijos specifikacijos

Kad būtų išvengta per{0}}nuosėdų korozijos, rekomenduojami šie vandens cheminiai kriterijai 316 šildytuvams su apvalkalu 90 laipsnių kampu:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 ppm; išlaikyti žemiau 1,2, jei chlorido yra 100-200 ppm; jei yra chlorido, laikykite žemiau 1,5<100 ppm

pH @ 90C: išlaikyti 7.0 - 7.8 (mažesnis pH=mažesnis masto, didesnis bendros korozijos pavojus Didesnis pH=didesnis skalė, didesnė UDC rizika)

Šarmingumas: Mažiau nei 200 ppm kaip CaCO3, kad sumažėtų masto vystymosi galimybė

Apnašų inhibitorius – pridėkite 2–5 ppm fosfonato arba poliakrilato, jei LSI > 1,0

Skiltyje -Indėlių korozijos lauko diagnostika

UDC po kalcio karbonato skale sukelia tipiškas pusrutulio formos ertmes apvalkalo paviršiuje, paprastai 2–10 mm skersmens, o apnašos vis dar pritvirtintos arba iš dalies pašalintos. Pašalinus apnašas, matomi ryškūs, blizgūs, duobėti metaliniai paviršiai, o ne nuobodu, apnašų paviršius. Duobės dažnai turi įpjautus kraštus, kur korozija pasislinko į šoną po skale. Jei susikaupia masto-kai sugenda šildytuvai, bet nėra jokių įdubimų-nesėkmių atkarpose, reikėtų apsvarstyti UDC. Rentgeno spindulių difrakcijos skalės analizė paprastai rodo kalcitą arba aragonitą (CaCO₃), kartais kartu su korozijos produktais (Fe₂O3, Fe₃O4). Atsakymas yra sumažinti LSI (mažinant pH arba minkštinant vandenį) arba pridėti apnašų inhibitorių, kuris pakeičia kristalo formą į neprilipusią apnašą.

Išvada: LSI ir pH valdymas, kad būtų išvengta{0}}nuosėdų korozijos

316 nerūdijančio plieno šildytuvai 90 laipsnių kietame vandenyje. Akyta kalcio karbonato skalė, kuri sukuria diferencinę aeraciją, susidaro, kai Langelier sotumo indeksas (LSI) yra tarp 0,8 ir 1,8, o pH yra nuo 7,5 iki 8.5 .. Virš LSI 1,8 skalė yra tanki ir apsaugo nuo UDC (nors perkaitimas gali būti problema). Kai LSI < 0,8, UDC nesukelia masto kūrimo. LSI turi būti skaičiuojamas esant darbinei temperatūrai. Kieto vandens priežiūros inžinieriai, kurie nurodo 316 apvalkalus, turi išlaikyti LSI žemiau 1,0, kai chlorido kiekis viršija 200 ppm, arba įtraukti apnašų inhibitorius, turinčius įtakos apnašų morfologijai. Čia pateikta metodika suteikia ryšį tarp pH, LSI ir išmatuojamų UDC rodiklių, todėl klientai gali pasirinkti vandens chemiją, kuri apsaugotų nuo masto{16}}sukeliamos vietinės korozijos.