Aká je odolnosť proti korózii štrbiny super duplexnej nehrdzavejúcej ocele v porovnaní s PTFE v morskej vode?

Výmenníky tepla na chladenie slanou vodou sú vyrobené zo super duplexnej nehrdzavejúcej ocele a PTFE, ale chránia sa zásadne odlišnými spôsobmi. Super duplex sa spolieha na tenký pasívny oxidový povlak, ktorý môže byť lokálne degradovaný v trhline. PTFE nie je schopný chemicky korodovať štrbinami, pretože nemá ani oxidový film, ani kovovú štruktúru.

To je obzvlášť dôležité v systémoch teplej morskej vody, kde sú stagnujúce zóny, usadeniny a tesné mechanické spoje nevyhnutné. V súčasnej technickej diskusii o super duplexnej verzus PTFE štrbinovej korózii morskej vody nejde o porovnanie dvoch materiálov, ale dvoch úplne odlišných koróznych vlastností.

Prečo je štrbinová korózia dôležitá pre systémy s morskou vodou
Morská voda je jednou z najnepriateľskejších priemyselných tekutín vyskytujúcich sa v prírode. Vysoká koncentrácia chloridov, rozpusteného kyslíka, biologická aktivita a vodivosť poskytujú dokonalé podmienky pre lokalizovanú koróziu.

Štrbiny sa zvyčajne nachádzajú v chladiacich systémoch na:

Spoje rúrok a rúrok

Rozhrania tesnení

Znečistené filmy a usadeniny

Čelo príruby

Upevňovacie rozhrania

Stagnujúce oblasti s-nízkym prietokom

Dokonca aj materiály s dobrou všeobecnou odolnosťou proti korózii môžu v týchto obmedzených geometriách rýchlo zlyhať.

Odolnosť proti korózii super duplexnej nehrdzavejúcej ocele
Super duplexné nehrdzavejúce ocele, ako napríklad 2507, sa spoliehajú na chróm-bohatý pasívny oxidový povlak, ktorý prirodzene rastie na kovovom povrchu a poskytuje tak odolnosť proti korózii.

Táto pasívna vrstva je malou bariérou medzi zliatinou a morským prostredím. Film sa sám{1}}zahojí za bežných podmienok toku, pri ktorých dôjde k malému poškodeniu.

Ochrana je posilnená niekoľkými legovacími prvkami:

Chróm zvyšuje pasiváciu

Molybdén zlepšuje odolnosť voči jamkovej korózii

Pasívny film je stabilizovaný dusíkom.

Nikel napomáha duplexnej fázovej rovnováhe

Preto sú tieto zliatiny v porovnaní s tradičnými nehrdzavejúcimi oceľami obzvlášť vhodné pre mnohé námorné aplikácie.

Nevýhoda super duplexu: štrbinová korózia
Super duplexná nehrdzavejúca oceľ má veľkú odolnosť proti hromadnej korózii, ale za určitých podmienok je náchylná na lokalizované štrbinové napadnutie.

Kyslíkový hlad v štrbine
Rozpustený kyslík sa rýchlo vyčerpáva v úzkej stacionárnej medzere. Dopĺňanie kyslíka je obmedzené, a preto sa pasívny oxidový povlak nemôže sám efektívne udržiavať.

Keď je pasívny film zničený:

Chloridové ióny sa koncentrujú v štrbine

Zvýšená miestna kyslosť

Rozpúšťanie kovu sa zrýchľuje

Korózia sa samo{0}}zrýchľuje.

Stiesnený tvar poskytuje účinné chemicky agresívne mikro-prostredie izolované od okolitej morskej vody.

Teplota kritickej trhliny
Pre super duplex 2507 v morskej vode je kritická štrbinová teplota zvyčajne okolo 35 stupňov až 40 stupňov.

Po prekročení tohto prahu je pravdepodobnosť rozpadu pasívneho filmu oveľa vyššia, najmä v podmienkach stagnácie alebo nízkeho toku.

Tento teplotný rozsah je často prekročený počas prevádzky teplých morských chladiacich systémov:

Tropické vody, námorná služba.

Kondenzátor beží, teplo

Stav zariadenia: stacionárny

Znečistená prevádzka výmenníka tepla

Obehové udalosti Slabé

Keď je iniciovaná, štrbinová korózia sa môže šíriť rýchlo aj pri dobrej odolnosti zliatiny proti korózii.

PTFE a jeho zásadne odlišné správanie proti korózii
PTFE ide veľmi odlišnou cestou k odolnosti voči slanej vode.

Super duplex vedie elektrochemickú vojnu. PTFE sa jednoducho nechce zúčastniť.

PTFE je úplne fluórovaný polymér bez kovovej mriežky, bez hraníc zŕn a bez elektrochemického potenciálu. PTFE je nepriepustný pre tento mechanizmus zlyhania, pretože štrbinová korózia je elektrochemický proces.

Prečo PTFE nemôže trpieť štrbinovou koróziou
PTFE je skutočne odolný z nasledujúcich dôvodov:

Nedochádza k pretrhnutiu pasívneho oxidového filmu

Nevytvára sa žiadny galvanický potenciál

Žiadna elektrochemická reakcia nie je spôsobená chloridom

Žiadne lokalizované anodické rozpúšťanie "

PTFE je chemicky stabilný v stojatých moriach, v oblastiach -vyčerpaných kyslíkom alebo pod nánosmi.

Táto imunita je nepodmienená, nie podmienená.

Teplotné správanie v morskej vode
PTFE má veľmi dobrú chemickú odolnosť v morskej vode pri vysokej teplote.

PTFE je dimenzovaný na nepretržitú vodnú prevádzku približne do:

Prevádzková teplota nepretržite 110 stupňov

Tento rozsah je podstatne vyšší ako prevádzkové parametre väčšiny chladiacich systémov s morskou vodou.

Naopak, korózny výkon super duplexu sa stáva citlivejším, keď teplota slanej vody dosiahne alebo prekročí kritickú štrbinovú teplotu.

Zlé správy o PTFE
Hoci je PTFE úplne odolný voči štrbinovej korózii, s jeho používaním sú spojené technické kompromisy-.

Znížená tepelná vodivosť
PTFE je zlý vodič tepla v porovnaní s kovovými zliatinami.

Typické hodnoty tepelnej vodivosti:

Približná tepelná vodivosť materiálu (W/mK)
Super duplexná nehrdzavejúca oceľ ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
Tento značný rozdiel znižuje účinnosť prenosu tepla a môže si vyžadovať:

Výmenníky so zväčšenými plochami

Tenšie časti steny

Iné geometrie výmenníkov

Nízkotlaková-schopnosť
Mechanická pevnosť PTFE je oveľa nižšia ako super duplexná oceľ.

Takže:

Znížený tlak

Dôležitejšia je štrukturálna podpora

Musí sa vziať do úvahy plazivé správanie

Vákuové aplikácie môžu vyžadovať zosilnenie

Stabilita rozmeru
Tepelná rozťažnosť PTFE je oveľa väčšia ako u kovov, preto je potrebné dôkladne zvážiť konštrukciu výmenníka a potrubia.

Kde má PTFE veľkú výhodu v oblasti spoľahlivosti
V mnohých morských systémoch je takmer nemožné odstrániť všetky medzery.

Napr.:

Rúrkové zväzky

Tesnený spoj

Výmenníky náchylné na znečistenie

Miesta akumulácie biofilmu

Pohotovostný prevod v polohe

V týchto nastaveniach je model spoľahlivosti pre PTFE zásadne odlišný, pretože neexistuje žiadny mechanizmus lokálnej korózie, ktorý by sa mal spustiť.

Tento atribút môže byť užitočný najmä pri:

Chladiace systémy na mori

Rastliny-na odstraňovanie soli

Námorné chemické spracovanie

Kondenzátory teplej morskej vody

Chladiace okruhy šetria

V aplikáciách, kde je prístup k inšpekcii obmedzený alebo následky zlyhania sú vážne, môžu byť nevýhody PTFE z hľadiska tepelných a mechanických vlastností kompenzované úplným odstránením korózneho mechanizmu.

Super duplex vs PTFE pre služby s morskou vodou
Rozdiel medzi týmito dvoma materiálmi možno jasnejšie vidieť na ich dominantných spôsoboch zlyhania.

Nehnuteľnosť Super Duplex 2507 PTFE
Pasívna oxidová ochrana. Mechanizmus korózie .Chemicky inertný
Pravdepodobnosť štrbinovej korózieŽiadne Možné nad 35-40 stupňov
Tepelná vodivosť Vysoká Veľmi nízka
Schopnosť tlaku Dobrá Obmedzená
Mechanická pevnosť Vysoká Stredná
Elektrochemická aktivita Áno Nie
Prietok vody v nepretržitom režimeVeľký s limitmi Až do ~110 stupňov
Toto porovnanie je dobrým príkladom toho, prečo je hodnotenie štrbinovej korózie morskej vody super duplex vs PTFE tak závislé od prevádzkových priorít systému.

Záver
PTFE je zásadne odolnejšie riešenie proti štrbinovej korózii ako dokonca prémiové super duplexné nehrdzavejúce ocele pre výmenníky tepla s morskou vodou a chladiace systémy, kde sa nedajú úplne odstrániť stojaté štrbiny. Zliatiny ako 2507 super duplex ponúkajú vynikajúcu odolnosť proti korózii v rôznych morských prostrediach, ale ich ochrana závisí od udržiavania krehkého pasívneho oxidového filmu, ktorý sa môže lokálne rozložiť v trhlinách s nedostatkom kyslíka nad 35 až 40 stupňov.

Na druhej strane PTFE nemá vôbec žiadny elektrochemický proces korózie. Je to úplne fluórovaný polymér, ktorý odoláva pôsobeniu chloridov, stojatej morskej vode a lokalizovanej štrbinovej chémii.

Kompromisom-je znížená tepelná vodivosť, nižšia tlaková schopnosť a zložitejšia mechanická konštrukcia. Avšak v aplikáciách, kde je spoľahlivosť proti korózii dôležitejšia ako tepelná účinnosť, poskytuje PTFE skutočne nulové riešenie ochrany proti korózii štrbín.

Najlepšou ochranou v koróznom inžinierstve nie je lepší samoopravný{0}}náter, ale materiál, ktorý ho nepotrebuje.