Taħt Liema Kombinazzjoni Speċifika ta' Livell ta' Ossiġenu Maħlul u Veloċità tal-Fluss 316 Stainless Steel Heater Sheath Transizzjoni minn Passiva għal Erożjoni-Korrużjoni f'Ilma b'Temperatura Għolja-

Tneħħija mekkanika tal-film passiv bħala mekkaniżmu ta 'falliment

Erożjoni-korrużjoni ta' tubi ta' tisħin elettriku miksija f'316 stainless steel u mgħaddsa f'ilma b'temperatura għolja (80-100 grad ) li jkun fih solidi sospiżi jew imħaddma b'veloċitajiet ta' fluss għoljin. Il-film passiv huwa jew intatt jew imneħħi mekkanikament mill-erożjoni-korrużjoni skont il-kombinazzjoni tal-livell tal-ossiġnu maħlul u l-veloċità tal-fluwidu. Is-saff passiv jerġa' jifforma malajr daqs kemm jitneħħa u r-rati ta' korrużjoni huma taħt 0.05 mm fis-sena taħt il-limiti kritiċi. Fuq ir-rata kritika, ir-rata ta 'tneħħija mekkanika taqbeż ir-rata ta' repassivation u t-telf tal-metall huwa aċċellerat għal 1 sa 5 mm / sena, biżżejjed biex tittaqqab ħajt ta '1.5 mm ħxuna fi 3 sa 18-il xahar. Dan id-dokument jistma l-limiti tal-veloċità tal-ossiġnu maħlul-għall-bidu tal-erożjoni-korrużjoni fuq 316-il għant u jippreżenta pariri dwar id-disinn tad-dinamika tal-fluwidu għal servizz affidabbli.

Mekkaniżmu ta' Akkoppjar Mekkanika-Elettrokimiku

Il-korrużjoni tal-erożjoni tal-istainless steel 316 fl-ilma teħtieġ tliet affarijiet: fluwidu li jiċċirkola fuq il-wiċċ tal-metall biex jipproduċi shear stress, biżżejjed ossiġnu maħlul biex isostni l-attività katodika, u jew partiċelli li joborxu sospiżi jew bżieżaq ta 'veloċità għolja - li jistgħu jfixklu mekkanikament il-film passiv. F'ilma nadif, b'veloċità għolja u mingħajr partiċelli, il-film passiv jista 'jibqa' intatt peress li l-forza tal-shear waħedha (sa 10-20 Pa) ma taqbiżx is-saħħa tal-adeżjoni tal-film. Madankollu, f'madwar 2 ppm ta 'ossiġnu maħlul ir-rata ta' repassivation tinżel u anke stress ta 'shear ħafif jista' jipprekludi l-formazzjoni ta 'film stabbli. Min-naħa l-oħra, b'kontenut għoli ta 'ossiġnu maħlul (aktar minn 5 ppm) repassivation hija mgħaġġla u l-film jista' jirreżisti veloċitajiet akbar. L-agħar kundizzjonijiet huma f'livelli intermedji ta 'ossiġnu (0.5-2 ppm) fejn repassivation hija gradwali iżda hemm biżżejjed kurrent katodiku biex jippromwovi x-xoljiment anodiku fi kwalunkwe sit tal-metall vojt.

Erożjoni Kwantifikata-Limiti ta' Korrużjoni 316 f'90C

It-testijiet tal-elettrodu taċ-ċilindru tal-fluss u taċ-ċilindru li jduru bi 316 kampjun tal-istainless steel f'ilma ta '90 grad (pH 7.5, 100 ppm klorur) iddeterminaw b'mod sistematiku l-veloċità tal-fluss u l-kombinazzjonijiet tal-ossiġnu maħlul li jirriżultaw f'rati ta' erożjoni-korrużjoni li jaqbżu 0.1 mm fis-sena.

Ossiġnu Maħlul (ppm) Veloċità tal-Fluss (m/s) Solidi Sospiżi (ppm, 50 µm silika) Erożjoni-Rata ta’ Korrużjoni (mm/sena) |Ħin għat-Titqib (ħajt ta’ 1.5 mm) Mekkaniżmu Rakkomandat<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 snin Erożjoni-korrużjoniMhux rakkomandabbli
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 snin Erożjoni-KorrużivMhux rakkomandat għal żmien twil
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 snin Kontroll imħallat Mhux rakkomandat
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 snin Korrużjoni mill-erożjoni Mhux aċċettabbli<0.5 Any 0 >0.50 <3 years Active corrosion (deaerated) Unacceptable >5 2-3 100 0.15-0.30 5-10 snin Erożjoni tal-partikuli Aċċettabbli b'veloċità baxxa5 3-5 100 0.30-0.70 2-5 snin Erożjoni estrema Mhux rakkomandat5 5-8 100 0.70-2.00 1-2 snin Inaċċettabbli Le
Impingement tal-bużżieqa u Effetti ta' Solidi Sospiżi

Solidi sospiżi jnaqqsu l-limitu tal-veloċità tal-erożjoni-korrużjoni b'mod sostanzjali. F'veloċitajiet tal-fluss baxxi daqs 2-3 m/s, ilma b'100 ppm ta 'partiċelli iebsa u angolari (eż. ramel jew silika) jista' jnaqqar il-film passiv fuq 316 li jirriżulta f'rati ta 'telf ta' metall 3-5 darbiet akbar minn dawk b'ilma nadif bl-istess veloċità. Is-sitwazzjoni l-aktar ta 'ħsara għall-għata tal-heater mhix fluss uniformi iżda impatt lokalizzat fil-liwjiet, minkbejn jew 'il fuq ta' thermowells fejn il-fluss jaċċellera u l-partiċelli jolqtu l-wiċċ. Bżieżaq tal-gass (minn cavitation jew li jteptep) bl-istess mod jikkawżaw ħsara mill-erożjoni. Jekk l-applikazzjoni tkun magħrufa partiċelli sospiżi, il-veloċità massima rakkomandata tal-fluss għal 316 għant taqa 'għal 1.5-2.0 m/sec irrispettivament mil-livell ta' ossiġnu maħlul.

Rakkomandazzjonijiet ta' Disinn Prattiku għal Servizz ta' Fluss Għoli

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) u ossiġnu maħlul baxx (< 2 ppm) are unavoidable in the system, then duplex 2205 stainless steel or Alloy 625 should be considered for upgrade.

Rikonoxximent fuq il-Qasam ta' Ħsara mill-Erożjoni–Korrużjoni

Il-karatteristiċi tal-wiċċ karatteristiċi tal-erożjoni-korrużjoni tal-ħiters f'servizz ta'-fluss għoli huma differenti minn dawk tal-korrużjoni tal-ħofor jew tal-xquq. Iż-żona bil-ħsara ġeneralment tkun lixxa, illustrata jew tidher 'ilma-maqtugħa', ta' spiss bi skanalaturi diretti paralleli mad-direzzjoni tal-fluss (ħofor f'forma ta' żraben jew kometa-). It-telf tal-metall huwa mifrux fuq ir-reġjun bil-ħsara, minflok toqba waħda kkonċentrata. U f'ingrandiment għoli, il-wiċċ juri deformazzjoni tal-plastik u smearing tal-metall, la l-aspetti kristallografiċi ta 'SCC jew il-fosos ċirkolari ta' pitting tal-klorur. Erożjoni-korrużjoni għandha tkun suspettata jekk il-heater ikun ilu fis-servizz għal aktar minn 1-2 snin fl-ilma b'veloċità akbar minn 3m/s u ossiġnu maħlul inqas minn 2 ppm. Biex tissostitwixxi, il-veloċità tal-fluss fil-pożizzjoni tal-heater għandha titkejjel u titnaqqas biex tkun fiż-żona sigura fit-tabella ta 'hawn fuq.

Konklużjoni: kontroll tal-fluss u l-ossiġnu għall-affidabilità tal-għant 316

L-erożjoni-korrużjoni ta' ħiters magħluqin tal-istainless steel 316 f'servizz tal-ilma b'temperatura għolja tibda meta l-veloċità tal-fluss u l-livell tal-ossiġnu maħlul ma jkunux biżżejjed biex jippermettu l-ħolqien ta' saff passiv stabbli. F'ilma nadif b'ossiġnu maħlul aktar minn 5 ppm, huma permessi veloċitajiet tal-fluss sa 5 m/s. Veloċità massima f'ossiġnu maħlul 2-5 ppm tinżel għal 3-4 m/sec. It-telf tal-metall iseħħ b'rati aċċellerati b'veloċitajiet 'il fuq minn 1 m/sec f'ossiġnu maħlul taħt 2 ppm. Partiċelli sospiżi jbaxxu l-veloċitajiet permessi b'fattur ta' 2 sa 3. 316 Għall-veloċità tal-fluss, qari ta' ossiġnu maħlul u mqabbla mal-limiti murija fit-tabella ta' hawn fuq, għantijiet magħżula għal sistemi ta' ċirkolazzjoni ppumpjati għandhom jitkejlu jew jiġu kkalkulati lokalment fil-wiċċ tat-tisħin. L-approċċ propost hawnhekk jippermetti lix-xerrejja biex jiddisinjaw kundizzjonijiet tal-fluss li jsostnu l-kisja passiva u jevitaw traqqiq prematur tal-ħajt, billi jirrelataw l-ossiġnu maħlul, il-veloċità u t-tagħbija tal-partiċelli mar-rati kwantitattivi ta 'erożjoni-korrużjoni.