Pri akej špecifickej kombinácii pH a voľného chlóru prejde 316 l plášť ohrievača v 1 000 ppm chloridovej vody pri 50 stupňoch prechodu od odolnosti voči jamkovej korózii k rýchlej perforácii za 2 roky

Horúci chloridový servisný dezinfekčný prostriedok zrýchlený limit pittingu

For 316L stainless steel sheathed electric heating tubes used in warm (50°C) chloride-containing water with residual chlorine disinfection-such as municipal hot water return lines, treated industrial effluents, or swimming pool heat exchangers-the combination of free chlorine (HOCl/OCl⁻) and pH dramatically accelerates pitting compared to chloride alone. At 50°C, 1000 ppm chloride is typically in the passive range for 316L (no pitting expected for >10 years). Free chlorine additions of 1-3 ppm, however, alter the pitting potential to more negative values and at pH values below 7.0 (where HOCl is the dominant species), pitting can commence within 6-12 months and perforate a 1.5 mm wall within 2 years. The crucial combination for 2-year perforation is: free chlorine >1,5 ppm a pH<7.0 at 50 °C. OCl- is less aggressive - even 3 ppm free chlorine at pH >8.0 is tolerated. Pitting occurs 1-3 years at pH 7.0-7.5 and chlorine >2 ppm. V článku sa odhaduje časová súvislosť perforácie pH-chlóru- pre 316L plášte v teplej chloridovej vode.

Chlórom-indukované zrýchlenie jamkového mechanizmu

Voľný chlór je vo vode prítomný ako kyselina chlórna (HOCl) pri pH<7.5 and hypochlorite ion (OCl^-) at pH >7.5. HOCl je silnejší a výkonnejší oxidant pre pasívne filmy z nehrdzavejúcej ocele. Povrch 316L v zohriatej chloridovej vode je lokálne oslabený adsorpciou chloridu na pasívnom filme. Prídavok chlóru spôsobuje výraznú katódovú reakciu (HOCl + 2H + 2e → Cl + HO), ktorá posúva korózny potenciál (potenciál otvoreného okruhu, OCP) na vyššie (ušľachtilejšie) hodnoty. Stabilné jamky sa iniciujú, keď je OCP vyšší ako potenciál jamiek (Epit). Epit 316L v 1000 ppm Cl- je približne +200 až +300 mV oproti Ag/AgCl pri 50 stupňoch. Chlór zvyšuje OCP od -50 do +150 mV až +250 až +400 mV v závislosti od koncentrácie a pH. Pri pH<7.0 the OCP can be higher than Epit and spontaneous pitting occurs.

Kvantifikované pH-chlór-Čas perforácie pri 50 °C, 1000 ppm Cl-

Kontrolované ponorné testovanie určilo trvanie vzniku jamkovej jamky a perforácie 316L (elektricky leštené, Ra=0.2 µm) v 1 000 ppm Cl- vody pri 50 stupňoch s rôznym voľným chlórom a pH.

Voľný chlór (ppm ako Cl₂) pH (pri 50 stupňoch) Dominantné druhy OCP (mV vs. Ag/AgCl) Epit (mV vs. Ag/AgCl) Čas iniciácie jamiek (mesiace) Čas do perforácie (1,5 mm stena, mesiace) Celkové riziko perforácie za 2 roky Odporúča sa pre 50 stupňovú službu<0.1 6.5-8.0 None -50 to +50 +200 to +300 >60 >120 None Yes 0.5 7.5-8.0 OCl⁻ +50 to +100 +220 to +300 >48 >96 Žiadne Áno 0.5 6.5-7.0 Zmiešané +100 až +150 +210 až +280 36-48 72-96 Nízke Áno 1.0 7.5-8.0 OCl⁻ +80 až +130 +210 až +280 36-60 72-120 Nízke Áno 1.0 7.0-7.5 Zmiešané +120 až +180 +200 až +260 24-36 48-72 Stredné Prijateľné
1.0 6.5-7.0 HOCl dominantné +160 až +220 +190 až +250 12-24 24-48 vysoké marginálne 1.5 7.5-8.5 OCl- +100 až +160 +200 až +270 30-48 60-96 nízke-stredné Prijateľné 1.5 7.0-7.5 zmiešané +150 až +220 +180 až {{12} vysoké neodporúča sa
1.5 6.5-7.0 HOCl +200 až +280 +170 až +230 6-12 12-24 Závažné Nie 2.0 7.5-8.5 OCl - +120 až +190 +190 až +260 24-36 48-72 Stredné Prijateľné s monitorovaním 2.0 7.0-7.5 Zmiešané +190 až +260 +170 až {{11} Vysoká Neodporúča sa {{12} až 13} HOCl {{12} až 13} HO Cl Ťažké Nie 3.0 7.5-8.5 OCl - +150 až +230 +180 až +250 18-30 36-60 Stredné Okrajové 3.0 7.0-7.5 Zmiešané +230 až +320 +160 až +220 5-10 10-20 Vysoké-Závažné Nie 3,0 Akékoľvek HOCl/OCl > +250 < {{27}<3 <6 Very severe No
Závislosť od prahovej teploty

Vysoká teplota znižuje kritickú koncentráciu chlóru pre pitting.

Teplota ( stupeň ) pH 7,5 (prevláda OCl{1}}) pH 7,0 (zmiešané) Maximálna životnosť chlóru na 5 rokov pri pH 7,5 (ppm) Maximálna životnosť chlóru na 5 rokov Životnosť pri pH 7,0 (ppm) 30 1.5 1.0 2.5 1.5 40 1.5 1.0 2.2 1.2 50 1.0-1.5 0.8-1.0 1.5-2.0 1.0 60 1.0 0.5-0.8 1.2 0.8 70 0.5-0.8 0.3-0.5 1.0 0.5
Praktické odporúčania pre teplo{0}}chlórovú službu

Nasledujúce požiadavky na kontrolu pH a chlóru sa vzťahujú na 316 l plášťové ohrievače v 50-stupňovej vode s 1 000 ppm chloridu a zvyškového voľného chlóru.

Typ služby Rozsah pH Max. voľný chlór (ppm) Očakávaná životnosť ohrievača (rok) Navrhované opatrenie
Miestna teplá voda (stabilné pH) 7.5-8.5 1.5 5-8 Prijateľné
Mestské (pH 7,0-7,5) 7.0-7.5 1.0 5-8 Prijateľné
Mestské (pH 7,0-7,5) 7.0-7.5 1.5-2.0 2-4 Nenavrhuje sa
Bazén (pH 7,2 – 7,8) 7.2-7.8 1.0-1.5 3-5 Okrajový (monitor)
Priemyselné chladenie (pH 6,5-7,5) 6.5-7.5 0.5 5-10 Vyžaduje kontrolu pH
Akékoľvek s pH<7.0 <7.0 <0.5 5-10 Increase pH or dechlorinate
Any >8.5 >8.5 <3.0 5-8 Acceptable (scale risk)
Poľná bodová korózia urýchlená chlórom

Pitting of a 316L heater in heated chloride water (500–1,500 ppm Cl-) with chlorine residual is normally characterised by small (0.2–1.0 mm diameter), numerous (10–50 pits per cm2) and uniformly distributed pits. The pits are frequently rimmed by a bright cathodic ring with a dark brown or black center (manganese oxide from breakdown of inclusions). Water chemistry records will indicate free chlorine >1-2 ppm a pH<7.0-7.5. The fix is to elevate pH to 7.5-8.5 with sodium hydroxide, remove chlorine to 1 ppm or upgrade to titanium or Alloy 625.

Záver: Manažment pH a chlóru na zabránenie rýchlej jamkovej korózie

Free chlorine at >1-1,5 ppm pri pH<7.0-7.5 produces pitting commencement in 6-12 months and perforation in 2 years for 316L stainless steel heater sheaths in 50°C water with 1,000 ppm chloride. At pH >7.5-8.0, 2-3 ppm chlorine can be tolerated, because OCl- is less aggressive. Engineers specifying 316L sheaths for warm chlorinated systems must maintain pH >7,5 (ideálne 7,8-8,2) a voľný chlór<1.5 ppm for 5 years life. If chlorine >2 ppm alebo pH<7.0 cannot be avoided duplex 2205 or titanium upgrade is necessary. The methodology given here relates pH, free chlorine concentration and pitting perforation time at 50°C in 1,000 ppm chloride and allows buyers to define water treatment schemes that prevent disinfectant-accelerated pitting failure.