Kodėl titano panardinamasis šildytuvas su suvirintu galu sugenda greičiau dėl plyšio korozijos suvirinimo šaknyje, nei dėl bendro skiedimo 5 % natrio hipochlorito tirpale 60 laipsnių temperatūroje?

5% natrio hipochloritas (NaOCl) 60 laipsnių temperatūroje yra stiprus oksidatorius, o titano korozijos greitis yra mažas – 0,01–0,05 mm per metus. Tačiau panardinamasis šildytuvas turi plyšį suvirinto galinio dangtelio suvirinimo šaknyje – tarpą tarp galinio dangtelio ir vamzdžio sienelės šildytuvo viduje. Ši plyšio geometrija sulaiko stacionarų elektrolitą. Plyšyje hipochloritas skyla į chloridą ir deguonį, o chloridai susikoncentruoja iki 5-10 kartų didesnės už tūrinę koncentraciją. Plyšio viduje sunaikinama pasyvi danga ir korozijos greitis padidėja iki 0,3–1,0 mm per metus, 10–100 kartų greičiau nei vienodai išretinant. Gedimas pirmiausia atsiranda suvirinimo šaknyje, dažnai be akivaizdžios išorinės korozijos.

Plyšinės korozijos mechanizmas suvirinimo šaknyje hipochlorite

Dėl oksidacinių sąlygų biriame hipochlorito tirpale susidaro stabili pasyvi plėvelė. Suvirinimo šaknies plyšio geometrija yra ribota, todėl deguonies papildymas neįmanomas. Hipochloritas skyla: 2OCl - → O 2 + 2Cl - . Didėja chlorido koncentracija ir sunaudojamas deguonis. Kai susidaro hipochloro rūgštis, vietinis pH sumažėja. Didelio chlorido, mažo deguonies ir žemo pH derinys kenkia pasyviajai plėvelei. Didelis išorinis katodas (likusi šildytuvo dalis) sukuria greitą anodinį plyšio tirpimą. Suvirinimo šaknies geometrijoje taip pat yra liekamasis tempimo įtempis, atsirandantis dėl suvirinimo, kuris prisideda prie lūžių atsiradimo.

Kiekybinis plyšio korozijos laipsnis suvirinimo šaknyje

Corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater positions were determined using controlled tests in 5% NaOCl at 60°C for 1,000 hours. The tube body (smooth surface, no crevice) is uniformly corroded at a rate of 0.01–0.03 mm year−1 and the surface is bright, without pitting. For the outer weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02~0.05 mm per year and mild etching is seen on the surface. For the weld root crevice (inner gap of 0.1–0.3 mm) crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, considerable grooving is observed, and perforation of a 1.2 mm wall takes place in 1,500–4,000 hours. When the end cap is inadequately fitted (gap >0,5 mm) ant suvirinimo šaknies, plyšinės korozijos greitis padidėja iki 0,5–1,2 mm per metus, o perforacija įvyksta per 1 000–2 500 val.

Hipochlorito koncentracijos ir temperatūros poveikis plyšių korozijos sunkumui

Suvirinimo šaknies plyšio korozijos sunkumas didėja dėl hipochlorito kiekio ir temperatūros. Plyšinės korozijos greitis esant 60 laipsnių ir 1 % NaOCl buvo 0,15–0,40 mm/metus. Greitis yra 0,30–0,80 mm per metus esant 5% ir 60 laipsnių. Greitis yra 0,50–1,20 mm yr-1 esant 10% ir 60 laipsnių. Esant 5 % ir 40 laipsnių kampui, rodiklis yra 0,10–0,25 mm yr–1. Esant 5 % ir 80 laipsnių kampui, greitis padidėja iki 0,50–1,00 mm per metus-1 . Chloridų įtraukimas į hipochlorito tirpalą (iš sendinto baliklio) padidina plyšių korozijos greitį dar 30–50%.

Chloro tarnybos suvirinimo šaknų projektavimo ir mažinimo vadovas

Toliau pateiktoje lentelėje pateikiami siūlymai dėl galinių dangtelių suvirinimo konstrukcijos ir alternatyvių konstrukcijų, kad būtų išvengta plyšinės korozijos 5% natrio hipochlorite 60 laipsnių kampu.

Suvirinimo konstrukcijos plyšių tarpas (mm) Numatytas plyšio korozijos greitis (mm/metai) 1,2 mm Laikas iki sienos perforacijos (valandos) Patarimas
Visiškai prasiskverbiantis suvirinimas, įžeminimo lygis 0 (be plyšio)<0.05 >10 000 geriausios praktikos
Dalinis įsiskverbimo suvirinimas, tarpas<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable for inspection
Dalinis įsiskverbimo siūlė, tarpas 0,1-0,3 mm 0.1-0.3 0.30-0.80 1500-4000 Kraštinė
Suvirinimo siūlė (dangtelis virš vamzdžio), tarpas 0,3–0,5 mm 0,3–0.5 0.50–1.00 1, 200–2 500 Nerekomenduojama
Sandarinis suvirinimas su atraminiu žiedu 0,2–0.4 0.40–0.90 1, 300–3 000 Venkite suvirinimo ne tik projektavimo

Titano klasė turi įtakos plyšių atsparumui korozijai. 7 laipsnio (paladžio -stabilizuotas) pradžios laikas yra 3–5 kartus ilgesnis ir sklidimo greitis 50–70 % mažesnis nei 2 laipsnio hipochlorito plyšiuose. 12 klasė yra tarpinis tobulinimas. Sienelės storis suteikia laisvę medžiagai . 2.0 mm siena su 0,5 mm plyšio korozija per metus, tarnavimo laikas yra 4 metai. Galinis dangtelis turi būti suprojektuotas kaip pilnai įsiskverbiantis sandūrinis suvirinimas ir įžemintas lygiai tiek viduje, tiek išorėje. Kai negalima išvengti plyšio, erdvė užsandarinama PTFE juosta arba fluoropolimero sandarikliu, kad nepatektų elektrolitas. Hipochlorito koncentracija plyšiuose sumažinama periodiškai plaunant šildytuvą gėlu vandeniu.

Specifiškumas su tikrumu

Titano panardinamajam šildytuvui 5 % natrio hipochlorite, esant 60 laipsnių kampui, nurodykite galutinį dangtelį visiškai įsiskverbiantį sandūrinį suvirinimą, įžeminkite vidų ir išorę, kad būtų sukurta be plyšių{2}}geometrija. Jei neįmanoma atlikti visiško įsiskverbimo suvirinimo, reikia nurodyti mažesnį nei 0,1 mm tarpą tarp suvirinimo siūlės šaknų, o norint patvirtinti tarpo dydį, po-suvirinimo siūlės turi būti patikrinta. Reikėtų nurodyti 7 klasės titaną kritinėms reikmėms ir atlikti helio nuotėkio bandymą, kad būtų patikrintas suvirinimo vientisumas. Kas ketvirtį patikrinkite suvirinimo vietą eksploatacijos metu, naudodami boreskopą arba dažų skvarbą. Jei suvirinimo siūlėje matomi korozijos produktai, pakeiskite šildytuvą. Suprojektavus be plyšių suvirinimo šaknį, pašalinamas greitas korozijos mechanizmas, o tai leidžia šildytuvui pasiekti eksploatavimo laiką, kurį riboja tik vienodas plonėjimas.