Pie kādas konkrētas pH un piesātinājuma indeksa kombinācijas 316 nerūsējošā tērauda sildītāja apvalks veido kalcija karbonāta nogulsnes, kas izraisa zem-nogulšņu koroziju 90 grādu leņķī

Mērogošanas slieksnis no aizsargājoša līdz kodīgam

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) un nepārtraukti pilnībā aptur skābekļa kustību un veido ļoti kodīgu stagnējošu slāni. Neviena mēroga forma nav zemāka par LSI 0,5, un 316 ir pasīva. UDC taustiņu kombinācija ir pH 7,5–8,5 (kur bikarbonāta-karbonāta līdzsvars ir labvēlīgs mēroga ražošanai) un LSI 0,8–1,8. Šajā rakstā ir aprēķināti pH{10}}LSI sliekšņi zem{11}}nogulšņu korozijai 316 apvalkos 90 grādu leņķī.

Nepietiekamas{0}}noguldījuma korozijas mehānisms

Kad uz 316 nerūsējošā tērauda karstā ūdenī veidojas porains kalcija karbonāta zvīņas, metāls zem skalas kļūst skābekļa badā, jo skābeklis iet cauri skalai un nekustīgajam slānim ir lēna. No kaļķakmens brīvās daļas (ja tādas ir) vai zonas, kas atrodas tieši ārpus skalas, ir pilnībā piesātinātas ar skābekli, veidojot diferenciālās aerācijas šūnu, kur zem skalas esošais metāls ir anods, bet ar skābekli bagātais tukšais metāls ir katods. Hlorīda joni plūst uz anodisko zonu, lai saglabātu lādiņa neitralitāti, un zems pH līmenis no metāla hidrolīzes zem skalas kavē repasivāciju. Korozijas ātrums var sasniegt 0,5-2 mm gadā, kas ir salīdzināms ar aktīvās korozijas ātrumu skābē. Pašu skalu var atstāt, bet metāls zem tā izšķīst, veidojot dobumu, kas perforē apvalku.

Kvantitatīvie sliekšņi zem-nogulšņu korozijai 90 grādu leņķī

pH-LSI kombinācijas, kas izraisa nepietiekamu nogulšņu koroziju 1000 stundu laikā, ir noteiktas 316 apvalkiem (Ra=0.4 µm) sintētiskā cietā ūdenī (300 ppm CaCO3 cietība, 200 ppm sārmainība, 200 ppm W, 200 ppm Cl2 grāds, flux 05, pH regulēts,-, 0).

Langelier Saturation Index (LSI) pH pie 90 grādiem (aptuvenais) Mēroga biezums (pēc 1000 stundām) (mikroni) Mēroga porainība (%) Zem-Nogulsnes korozijas ātruma (mm/gadā) Laiks līdz perforācijai (1,5 mm siena) Ieteicamais<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 gadi Jā 0-0.5 7.0-7.5 0-20 N/A 0.02-0.05 30-75 gadi Jā
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 gadi Pieņemams
No 0,8 līdz 1.2 7.8 līdz 8.1 20 līdz 50 20 līdz 30% 0,10 līdz 0.25 6 līdz 15 gadiem Margināls 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20% 0.25-0.50 3-6 gadiNav ieteicams
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 gadi Nav pieņemams
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 gadi (bet pārkaršanas risks) pārkaršanas risks, nevis UDC
Hlorīda ietekme uz zemas-nogulšņu korozijas intensitāti

UDC ievērojami paātrina hlorīda koncentrācija. Hlorīda ietekme uz kritisko LSI slieksni UDC pie 90 grādiem ir redzama tabulā zemāk.

Hlorīda koncentrācijas (ppm) LSI slieksnis, lai uzsāktu UDC (5 gadu kalpošanas laiks), ieteicamā maksimālā LSI 5 gadu mūža ieteicamā darbība<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 Nepieciešams mīkstinātājs vai inhibitors
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 Nepieciešama mīkstināšana; jaunināšanas apsvērums
Praktiskās UDC profilakses ūdens ķīmijas specifikācijas

Lai izvairītos no zem-nogulšņu korozijas, 316 apvalku sildītājiem 90 grādos ir ieteicams ievērot šādus ūdens ķīmijas kritērijus:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 ppm; saglabāt zem 1,2, ja hlorīds ir 100-200 ppm; saglabāt zem 1,5, ja ir hlorīds<100 ppm

pH @ 90C: uzturēt 7.0 - 7.8 (zemāks pH=mazāks mērogs, lielāks vispārējas korozijas risks Augstāks pH=lielāks mērogs, lielāks UDC risks)

Sārmainība: mazāk nekā 200 ppm kā CaCO3, lai samazinātu mēroga attīstības potenciālu

Katlakmens inhibitors – pievienojiet 2-5 ppm fosfonātu vai poliakrilāta, ja LSI > 1,0

Sadaļā -Noguldījumu korozijas lauka diagnostika

UDC zem kalcija karbonāta skalas noved pie tipiskiem puslodes dobumiem uz apvalka virsmas, parasti 2–10 mm diametrā, un skala joprojām ir piestiprināta vai daļēji noņemta. Noņemot zvīņas, tiek atklātas spilgtas, glancētas, bedrainas metāla virsmas, nevis blāvo, zvīņojušo virsmu. Bedrēm bieži ir iegrieztas malas, kur korozija ir pārvietojusies uz sāniem zem skalas. Ja veidojas katlakmens-ar neveiksmīgiem sildītājiem, bet nav pierādījumu par bedrēm-brīvās daļās, jāapsver UDC. Mēroga analīze ar rentgenstaru difrakcijas metodi parasti parāda kalcītu vai aragonītu (CaCO₃), dažreiz kopā ar korozijas produktiem (Fe₂O3, Fe₃O4). Atbilde ir samazināt LSI (samazinot pH vai mīkstinot ūdeni) vai pievienot katlakmens inhibitoru, kas maina kristāla formu uz nepieliptu skalu.

Secinājums: LSI un pH pārvaldība, lai izvairītos no zemas{0}}nogulšņu korozijas

316 nerūsējošā tērauda sildītāji 90 grādu cietā ūdenī. Porainas kalcija karbonāta skalas veidošanās, kas nosaka diferenciālas aerācijas šūnas, notiek, ja Langelier Saturation Index (LSI) ir no 0,8 līdz 1,8 un pH ir no 7,5 līdz 8.5 . Virs LSI 1,8 skala ir blīva un aizsargā pret UDC (lai gan pārkaršana var būt problēma). Ja LSI < 0,8, mēroga izveide neaktivizē UDC. LSI jāaprēķina darba temperatūrā. Cietā ūdens pakalpojumu inženieriem, kuri norāda 316 apvalkus, LSI ir jāsaglabā zem 1,0, ja hlorīds pārsniedz 200 ppm, vai jāiekļauj katlakmens inhibitori, kas ietekmē katlakmens morfoloģiju. Šeit sniegtā metodoloģija nodrošina saikni starp pH, LSI un izmērāmiem UDC rādītājiem, kas ļauj klientiem izvēlēties ūdens ķīmiju, kas novērsīs mēroga{16}}izraisītu lokālu koroziju.