Millä erityisellä pH- ja kylläisyysindeksin yhdistelmällä ruostumattomasta teräksestä valmistettu 316-lämmittimen vaippa kehittää kalsiumkarbonaattikerrostumaa, joka aiheuttaa alle-korroosiota 90 asteessa

Suojaavasta syövyttäväksi hilseilevä kynnys

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) ja pysäyttää jatkuvasti hapen liikkeen kokonaan ja muodostaa erittäin syövyttävän seisovan kerroksen. Ei asteikkomuotoja alle LSI 0.5:n ja 316 on passiivinen. UDC:n avainyhdistelmä on pH 7,5 - 8,5 (jossa bikarbonaatti-karbonaattitasapaino on suotuisa mittakaavatuotantoon) ja LSI 0,8 - 1,8. Tässä artikkelissa lasketaan pH{10}}LSI-kynnykset laskeuma{11}}alikorroosiolle 316 vaipan 90 asteessa.

Ali{0}}talletuskorroosion mekanismi

Kun 316 ruostumattomalle teräkselle muodostuu kuumassa vedessä huokoinen kalsiumkarbonaattihilse, kalkin alla oleva metalli kärsii hapen puutteesta, koska happi kulkee kalkin ja kiinteän kerroksen läpi hitaasti. Kalkkivapaat osat (jos sellaisia ​​on) tai alueet, jotka ovat aivan asteikon ulkopuolella, ovat täysin hapetettuja muodostaen differentiaalisen ilmastuskennon, jossa vaa'an alla oleva happivapaa metalli on anodi ja happirikas paljas metalli katodi. Kloridi-ionit virtaavat anodiselle alueelle varausneutraaliuden säilyttämiseksi, ja matala pH metallin hydrolyysin alla estää uudelleenpassivoitumisen. Korroosionopeus voi olla 0,5-2 mm vuodessa, mikä on verrattavissa aktiivisen korroosion nopeuteen hapossa. Itse vaaka voidaan jättää, mutta sen alla oleva metalli liukenee muodostaen ontelon, joka rei'ittää vaipan.

Määrälliset kynnysarvot ali-kerrostuman korroosiolle 90 asteessa

Alikorroosiota 1000 tunnissa aiheuttavat pH-LSI-yhdistelmät on määritetty 316 vaippalle (Ra=0.4 µm) synteettisessä kovassa vedessä (300 ppm CaCO3-kovuus, 200 ppm emäksisyys, 200 ppm W, 200 ppm Cl2 aste, flux 5 aste/flux 05).

Langelier Saturation Index (LSI) pH 90 asteessa (arvioitu) Asteikon paksuus (1 000 tunnin jälkeen) (mikronia) Asteikkohuokoisuus (%) alle-Saostuman korroosionopeus (mm/v) Rei'itysaika (1,5 mm seinä) Suositeltu<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 vuotta Kyllä 0-0.5 7.0-7.5 0-20 N/A 0.02-0.05 30-75 vuotta Kyllä
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 vuotta Hyväksyttävä
0,8 - 1.2 7.8 - 8.1 20 - 50 20 - 30 % 0,10 - 0.25 6 - 15 vuotta Marginaali 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20 % 0.25-0.50 3-6 vuottaEi suositella
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 vuotta Ei hyväksytä
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 vuotta (mutta ylikuumenemisriski) ylikuumenemisriski, ei UDC
Kloridin vaikutus saostuman ali-korroosion voimakkuuteen

Kloridipitoisuus kiihdyttää merkittävästi UDC:tä. Kloridin vaikutus UDC:n kriittiseen LSI-kynnykseen 90 asteessa näkyy alla olevassa taulukossa.

Kloridipitoisuuden (ppm) LSI-kynnys UDC:n aloittamiseksi (5 vuoden käyttöikä) suositeltu Maksimi LSI 5 vuoden käyttöiän aikana Suositeltu toimenpide<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 Pehmennys tai estoaine vaaditaan
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 Pehmennys vaaditaan; päivitysharkinta
Käytännön UDC:n ehkäisyvesikemian tekniset tiedot

Ali{0}}kerrostuman korroosion välttämiseksi suositellaan seuraavia vesikemiallisia kriteerejä 316-vaippaisille lämmittimille 90 asteessa:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 ppm; pidä alle 1,2, jos kloridi on 100-200 ppm; pidä alle 1,5, jos kloridia on<100 ppm

pH @ 90C: Säilytä 7.0 - 7.8 (pienempi pH=pienempi kattila, suurempi yleisen korroosion vaara Korkeampi pH=enemmän skaalaa, suurempi UDC:n riski)

Alkalisuus: Alle 200 ppm CaCO3:na, mikä vähentää skaalakehityksen mahdollisuutta

Kalkkikiven estäjä – lisää 2-5 ppm fosfonaattia tai polyakrylaattia, jos LSI > 1,0

-Talletuskorroosiokenttädiagnoosi

Kalsiumkarbonaattisuomen alla oleva UDC johtaa tyypillisiin puolipallon muotoisiin onteloihin vaipan pinnalla, yleensä halkaisijaltaan 2–10 mm, ja hilse on edelleen kiinni tai osittain poistettu. Kalkin poistaminen paljastaa kirkkaat, kiiltävät, kuoppaiset metallipinnat himmeän, hilseilevän pinnan sijaan. Kaivoissa on usein alta leikatut reunat, joissa korroosio on siirtynyt sivusuunnassa suoman alle. Jos kalkkikertymä-ja lämmittimet eivät toimi, mutta kalkkikiveä-vapailla osilla ei ole näyttöä, on harkittava UDC:tä. Mittakaavaanalyysi röntgendiffraktiolla näyttää tavallisesti kalsiittia tai aragoniittia (CaCO₃), joskus yhdistettynä korroosiotuotteiden (Fe2O3, Fe3O4) kanssa. Vastaus on minimoida LSI (pH:n alentamisella tai veden pehmentämisellä) tai lisätä kalkkikiven estäjää, joka muuttaa kiteen muodon tarttumattomaksi.

Johtopäätös: LSI:n ja pH:n hallinta ali{0}}jäämien korroosion välttämiseksi

316 ruostumattomasta teräksestä koteloitua lämmitintä 90 asteen kovassa vedessä. Huokoisen kalsiumkarbonaattisuolen muodostuminen, joka muodostaa differentiaaliset ilmastussolut, tapahtuu, kun Langelier-kylläisyysindeksi (LSI) on välillä 0,8-1,8 ja pH on välillä 7,5 ja 8.5 .. Yli LSI 1,8:n asteikko on tiheä ja suojaa UDC:ltä (vaikka ylikuumeneminen voi olla ongelma). Kun LSI < 0,8, UDC:tä ei laukaise mittakaavan luominen. LSI on laskettava käyttölämpötilassa. Kovan veden huoltoinsinöörien, jotka määrittävät 316 vaippaa, on pidettävä LSI-arvo alle 1,0:ssa, kun kloridipitoisuus ylittää 200 ppm, tai sisällytettävä hilseilynestoaineita, jotka vaikuttavat kalkkikiven morfologiaan. Tässä annettu menetelmä tarjoaa yhteyden pH:n, LSI:n ja mitattavissa olevien UDC-arvojen välillä, mikä antaa asiakkaille mahdollisuuden valita vesikemian, joka estää kalkkikiven aiheuttaman paikallisen korroosion.