تحت أي مجموعة محددة من الرقم الهيدروجيني ومؤشر التشبع يقوم غمد سخان الفولاذ المقاوم للصدأ 316 بتطوير مقياس كربونات الكالسيوم الذي يسبب تحت - تآكل الرواسب عند 90 درجة

عتبة التحجيم من الحماية إلى التآكل

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 ميكرومتر) مع إيقاف حركة الأكسجين بشكل مستمر وتشكيل طبقة راكدة شديدة التآكل. لا يوجد مقياس أقل من LSI 0.5، و316 سلبي. التركيبة الرئيسية لـ UDC هي درجة الحموضة 7.5 إلى 8.5 (حيث يكون توازن كربونات البيكربونات -) مناسبًا للإنتاج على نطاق واسع) وLSI من 0.8 إلى 1.8. تحسب هذه الورقة عتبات الرقم الهيدروجيني -LSI لتآكل الترسبات الأقل من - على 316 غلافًا عند 90 درجة.

آلية التآكل تحت-الرواسب

عندما يتشكل مقياس كربونات الكالسيوم المسامي على الفولاذ المقاوم للصدأ 316 في الماء الساخن، يصبح المعدن الموجود تحت المقياس محرومًا من الأكسجين لأن مرور الأكسجين عبر المقياس والطبقة الثابتة بطيء. يتم أكسجين الأجزاء الخالية من القشور (إن وجدت) أو المناطق الواقعة خارج الميزان تمامًا لتشكل خلية تهوية تفاضلية، حيث يكون المعدن المحروم من الأكسجين الموجود تحت الميزان هو الأنود والمعدن العاري الغني بالأكسجين هو الكاثود. تتدفق أيونات الكلوريد إلى منطقة الأنوديك للحفاظ على حياد الشحنة وانخفاض الرقم الهيدروجيني الناتج عن التحلل المائي للمعادن تحت المقياس مما يمنع إعادة التخميل. يمكن أن يصل معدل التآكل إلى 0.5-2 ملم سنويًا، وهو ما يعادل معدل التآكل النشط في الحمض. وقد يبقى المقياس نفسه، لكن المعدن الموجود تحته يذوب ويشكل تجويفًا يثقب الغمد.

الحدود الكمية للتآكل الأقل من-الرواسب عند 90 درجة

تم تحديد مجموعات الأس الهيدروجيني -LSI التي تسبب تآكل الرواسب السفلية خلال 1000 ساعة لـ 316 غلافًا (Ra=0.4 ميكرومتر) في الماء العسر الاصطناعي (300 جزء في المليون من صلابة CaCO3، 200 جزء في المليون قلوية، 200 جزء في المليون Cl-، درجة الحموضة مضبوطة، 90 درجة، التدفق الحراري 5 وات/سم2).

مؤشر تشبع لانجيلير (LSI) درجة الحموضة عند 90 درجة (تقديري) سمك المقياس (بعد 1000 ساعة) (ميكرونات) مسامية المقياس (٪) أقل من - معدل تآكل الرواسب (مم / سنة) الوقت حتى التثقيب (جدار 1.5 مم) موصى به<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 سنة نعم 0-0.5 7.0-7.5 0-20 غير متاح 0.02-0.05 30-75 سنة نعم
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 سنة مقبول
0.8 إلى 1.2 7.8 إلى 8.1 20 إلى 50 20 إلى 30% 0.10 إلى 0.25 6 إلى 15 سنة هامشية 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20% 0.25-0.50 3-6 سنة غير مستحسن
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 سنة غير مقبول
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 عاما (ولكن خطر ارتفاع درجة الحرارة) خطر ارتفاع درجة الحرارة، وليس UDC
تأثير الكلوريد على شدة التآكل تحت الرواسب-.

يتم تسريع UDC بشكل كبير عن طريق تركيز الكلوريد. يظهر في الجدول أدناه تأثير الكلوريد على عتبة LSI الحرجة لـ UDC عند 90 درجة.

تركيز الكلوريد (جزء في المليون) عتبة LSI لبدء UDC (عمر 5 سنوات) الحد الأقصى المفضل لـ LSI لمدة 5 سنوات الإجراء الموصى به<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 مطلوب التليين أو المانع
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 التليين مطلوب؛ النظر في الترقية
المواصفات العملية لكيمياء المياه للوقاية من UDC

لتجنب التآكل تحت-الرواسب، يوصى بمعايير كيمياء المياه التالية لـ 316 سخانًا مغلفًا عند 90 درجة:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 جزء في المليون؛ احتفظ بأقل من 1.2 إذا كان الكلور 100-200 جزء في المليون؛ احتفظ بأقل من 1.5 إذا كان الكلوريد موجودًا<100 ppm

درجة الحموضة عند 90 درجة مئوية: الحفاظ على 7.0 - 7.8 (درجة الحموضة المنخفضة=مقياس أقل، خطر أكبر للتآكل العام درجة الحموضة الأعلى=مقياس أكبر، خطر أكبر لـ UDC)

القلوية: أقل من 200 جزء في المليون مثل CaCO3 لتقليل احتمالية تطوير الحجم

مثبط التقشر – أضف 2-5 جزء في المليون فوسفونات أو بولي أكريلات إذا كان LSI > 1.0

ضمن -التشخيص الميداني لتآكل الرواسب

يؤدي UDC الموجود أسفل مقياس كربونات الكالسيوم إلى تجاويف نصف كروية نموذجية على سطح الغمد، يبلغ قطرها عادةً 2-10 مم، مع بقاء المقياس متصلاً أو تمت إزالته جزئيًا. تؤدي إزالة المقياس إلى كشف الأسطح المعدنية اللامعة اللامعة والمنقّرة، بدلاً من السطح الباهت والمتقشر. غالبًا ما تحتوي الحفر على حواف مقوضة حيث يتحرك التآكل بشكل جانبي تحت المقياس. في حالة تراكم المقياس-باستخدام سخانات فاشلة ولكن لا يوجد دليل على وجود تنقر في الأقسام الخالية من المقياس-، يجب أخذ UDC في الاعتبار. عادةً ما يعرض تحليل المقياس بواسطة حيود الأشعة السينية الكالسيت أو الأراغونيت (CaCO₃)، وأحيانًا يتم دمجه مع منتجات التآكل (Fe₂O₃، Fe₃O₄). الحل هو تقليل LSI (عن طريق تقليل الرقم الهيدروجيني أو تخفيف الماء) أو إضافة مثبط التكلس الذي يغير الشكل البلوري إلى مقياس غير ملتصق.

الخلاصة: إدارة LSI ودرجة الحموضة لتجنب التآكل الناتج عن الرواسب-.

316 سخانات مغلفة بالفولاذ المقاوم للصدأ في ماء عسر بدرجة 90. يحدث تكوين مقياس كربونات الكالسيوم المسامي، الذي ينشئ خلايا تهوية تفاضلية، عندما يكون مؤشر تشبع لانجيلير (LSI) بين 0.8 و1.8 ودرجة الحموضة بين 7.5 و8.5 . فوق LSI 1.8، ويكون المقياس كثيفًا ووقائيًا ضد UDC (على الرغم من أن ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن يكون مشكلة). عند LSI < 0.8، لا يتم تشغيل UDC عن طريق إنشاء المقياس. يجب حساب LSI عند درجة حرارة التشغيل. في خدمة الماء العسر، يجب على المهندسين الذين يحددون 316 غمدًا إبقاء LSI أقل من 1.0 عندما يتجاوز الكلوريد 200 جزء في المليون أو تضمين مثبطات القشور التي تؤثر على شكل القشور. توفر المنهجية المقدمة هنا رابطًا بين الرقم الهيدروجيني وLSI ومعدلات UDC القابلة للقياس، مما يسمح للعملاء باختيار كيمياء المياه التي ستمنع التآكل الموضعي الناجم عن الترسبات الكلسية.