Ar kādu specifisku izšķīdinātā skābekļa līmeņa un plūsmas ātruma kombināciju 316 nerūsējošā tērauda sildītāja apvalks pāriet no pasīvās uz eroziju-koroziju augstas{2}}temperatūras ūdenī

Pasīvās plēves kā atteices mehānisma mehāniska noņemšana

Erozija-elektrisko sildīšanas cauruļu korozija, kas apvilktas ar 316 nerūsējošo tēraudu un iegremdētas augstas temperatūras ūdenī (80-100 grādi), kas satur suspendētas cietās vielas vai darbojas ar lielu plūsmas ātrumu. Pasīvā plēve ir neskarta vai mehāniski noņemta ar erozijas{6}}koroziju atkarībā no izšķīdušā skābekļa līmeņa un šķidruma ātruma kombinācijas. Pasīvais slānis{15}}veidojas tikpat ātri, cik tas tiek noņemts, un korozijas ātrums ir mazāks par 0,05 mm gadā zem kritiskajiem sliekšņiem. Virs kritiskā ātruma mehāniskās noņemšanas ātrums pārsniedz repasivācijas ātrumu, un metāla zudums tiek paātrināts līdz 1 līdz 5 mm/gadā, kas ir pietiekami, lai 3 līdz 18 mēnešu laikā perforētu 1,5 mm biezu sienu. Šajā rakstā ir novērtēti izšķīdušā skābekļa ātruma sliekšņi erozijas-korozijas ierosināšanai 316 apvalkos un sniegti šķidruma dinamikas dizaina padomi uzticamam pakalpojumam.

Elektroķīmiskās{0}}mehāniskās savienošanas mehānisms

316 nerūsējošā tērauda erozijas korozijai ūdenī ir nepieciešamas trīs lietas: šķidrums, kas plūst pa metāla virsmu, lai radītu bīdes spriegumu, pietiekami daudz izšķīdušā skābekļa, lai uzturētu katoda aktivitāti, un vai nu suspendētas abrazīvās daļiņas, vai liela ātruma burbuļi, kas var mehāniski traucēt pasīvo plēvi. Tīrā ūdenī ar lielu ātrumu un bez daļiņām pasīvā plēve var palikt neskarta, jo bīdes spēks vien (līdz 10-20 Pa) nepārsniedz plēves adhēzijas spēku. Tomēr pie aptuveni 2 ppm izšķīdušā skābekļa repasivācijas ātrums samazinās un pat neliels bīdes spriegums var novērst stabilas plēves veidošanos. No otras puses, ar augstu izšķīdušā skābekļa saturu (vairāk nekā 5 ppm) repasivācija ir ātra, un plēve var izturēt lielāku ātrumu. Sliktākie apstākļi ir vidējā skābekļa līmeņos (0,5–2 ppm), kur repasivācija notiek pakāpeniski, bet ir pietiekami daudz katoda strāvas, lai veicinātu anoda izšķīšanu jebkurā tukšā metāla vietā.

Kvantitatīvā erozija{0}}Korozijas sliekšņi 316 pie 90 C

Plūsmas cilpas un rotējoša cilindra elektrodu testi ar 316 nerūsējošā tērauda paraugiem 90 grādu ūdenī (pH 7,5, 100 ppm hlorīds) ir sistemātiski noteica plūsmas ātrumu un izšķīdušā skābekļa kombinācijas, kuru rezultātā erozijas -korozijas ātrums pārsniedz 0,1 mm gadā.

Izšķīdušais skābeklis (ppm) plūsmas ātrums (m/s) suspendētās cietās vielas (ppm, 50 µm silīcija dioksīds) Erozija-Korozijas ātrums (mm/gadā)|Laiks līdz perforācijai (1,5 mm siena) Ieteicamais mehānisms<0.05 >30 years Passive Yes >5 3-5 0 0.05-0.10 15-30 years Marginal Acceptable >5 5-8 0 0.10-0.25 6-15 years Transition Monitor >5 >8 0.25-0.50 3-6 gadi Erozija-korozijaNav ieteicams
2-5 <2 0.05-0.10 15-30 yearsAcceptable Yes 2-5 2-4 0 0.10-0.20 7-15 years MarginalAcceptable on inspection
2-5 4-6 0.20-.40 4-7 gadi Erozija-KodīgsNav ieteicams ilgstoši
1-2 <1 0 0.10-0.20 7-15 yr.Instability of passive filmAcceptable with low chloride
1-2 1-2 0 0.20-0.50 3-7 gadiJauktā kontrole Nav ieteicama
0.5-1 <0.5 0 0.15-0.30 5-10 yearsLow oxygen corrosion Marginal 0.5-1 >0.5 0 0.30-1.00 1.5-5 gadi Erozijas korozija Nepieņemami<0.5 Any 0 >0.50 <3 years Active corrosion (deaerated) Unacceptable >5 2-3 100 0.15-0.30 5-10 gadi Daļiņu erozija Pieļaujama ar mazu ātrumu5 3-5 100 0.30-0.70 2-5 gadi Ekstrēma erozija Nav ieteicama5 5-8 100 0.70-2.00 1-2 gadi Nepieņemama Nē
Burbuļu trieciens un suspendēto cietvielu efekti

Suspendētas cietās vielas ievērojami samazina erozijas{0}}korozijas ātruma slieksni. Pie plūsmas ātruma 2–3 m/s ūdens ar 100 ppm cietām, leņķiskām daļiņām (piem., smiltīm vai silīcija dioksīda) var noārdīt pasīvo plēvi uz 316, kā rezultātā metāla zudumi ir 3–5 reizes lielāki nekā ar tīru ūdeni ar tādu pašu ātrumu. Visbojākākā situācija sildītāja apvalkiem ir nevis vienmērīga plūsma, bet gan lokāla sadursme līkumos, līkumos vai augšpus termoizoliem, kur plūsma paātrinās un daļiņas ietriecas virsmā. Gāzes burbuļi (no kavitācijas vai mirgošanas) līdzīgi izraisa erozijas bojājumus. Ja lietojumā ir zināmas suspendētās daļiņas, maksimālais ieteicamais plūsmas ātrums 316 apvalkiem samazinās līdz 1,5-2,0 m/s neatkarīgi no izšķīdušā skābekļa līmeņa.

Praktiski dizaina ieteikumi augstas plūsmas pakalpojumam

Three design solutions prevent erosion-corrosion for 316 encased heaters in high-flow water systems (pumped circulation loops, heat exchangers, and cooling towers). The first method is to place the heater in a flow bypass or stilling well to reduce the local velocity at the sheath to less than 1 m/s while maintaining bulk flow in the main pipe. The second is to place the heater parallel to flow (axial alignment) rather than perpendicular, so that the drag force and shear stress are reduced by a ratio of 5-10. The third is to specify a thicker sheath wall (2.0 to 2.5 mm) to offer more corrosion allowance but this does not prevent initiation of erosion corrosion. If high velocity (>3 m/s) un zemi izšķīdušais skābeklis (< 2 ppm) are unavoidable in the system, then duplex 2205 stainless steel or Alloy 625 should be considered for upgrade.

Erozijas-korozijas bojājumu lauka atpazīšana

Virsmas pazīmes, kas raksturīgas sildītāju erozijai-korozijai lielas plūsmas režīmā,{1}}atšķiras no punktveida vai plaisu korozijas. Bojātā vieta parasti ir gluda, pulēta vai “ūdens{3}}griezta, bieži vien ar virzītām rievām, kas ir paralēlas plūsmas virzienam (pakava vai komētas formas bedres). Metāla zudumi tiek sadalīti pa bojāto vietu, nevis vienu koncentrētu caurumu. Un lielā palielinājumā virsmai nav redzama plastiskā deformācija un metāla smērēšanās, ne SCC kristalogrāfiskās šķautnes, ne hlorīda bedrītes. Ja sildītājs ir bijis vairāk nekā 1–2 gadus ekspluatācijā ūdenī, kura ātrums ir lielāks par 3 m/s un izšķīdušā skābekļa saturs ir mazāks par 2 ppm, ir aizdomas par eroziju{8}}. Lai nomainītu, ir jāmēra plūsmas ātrums sildītāja pozīcijā un jāsamazina, lai tas būtu drošajā zonā iepriekš tabulā.

Secinājums: plūsmas un skābekļa kontrole 316 apvalka uzticamībai

316 nerūsējošā tērauda apvalku sildītāju erozija{0}}korozija augstas temperatūras ūdens apgādē sākas, kad plūsmas ātrums un izšķīdušā skābekļa līmenis nav pietiekami, lai izveidotu stabilu pasīvo slāni. Tīrā ūdenī, kurā izšķīdušā skābekļa daudzums pārsniedz 5 ppm, ir pieļaujami plūsmas ātrumi līdz 5 m/s. Maksimālais ātrums pie izšķīdušā skābekļa 2-5 ppm samazinās līdz 3-4 m/sek. Metāla zudumi notiek paātrinātā ātrumā pie ātruma virs 1 m/s, kad izšķīdušā skābekļa daudzums ir mazāks par 2 ppm. Suspensijas daļiņas samazina pieļaujamos ātrumus par 2 līdz 3. 316 Plūsmas ātrumam, izšķīdušā skābekļa rādījumiem un, salīdzinot ar sliekšņiem, kas parādīti iepriekš tabulā, sūknējamo cirkulācijas sistēmu apvalki ir lokāli jāmēra vai jāaprēķina pie apkures virsmas. Šeit piedāvātā pieeja ļauj pircējiem izstrādāt plūsmas apstākļus, kas uztur pasīvo pārklājumu un novērš priekšlaicīgu sienu retināšanu, sasaistot izšķīdušo skābekli, ātrumu un daļiņu slodzi ar kvantitatīviem erozijas-korozijas ātrumiem.