Akú maximálnu koncentráciu chloridu znesie ohrievač 316 s plášťom z nehrdzavejúcej ocele vo vode s neutrálnym pH pri 90 stupňoch bez jamiek do 5 rokov

Prahová hodnota chloridov pre aplikácie s horúcou vodou Životnosť 5 rokov

Maximálna povolená koncentrácia chloridov, ktorá umožní 5-ročnú životnosť bez jamkovej perforácie 316 elektrických vykurovacích rúrok s plášťom z nehrdzavejúcej ocele ponorených do vody s neutrálnym pH (6,5{5}}8,0) pri 90 stupňoch -typického stavu pre priemyselné zásobníky teplej vody, cirkulačné ohrievače a výmenníky tepla – nie je jediná hodnota. Závisí to od povrchovej úpravy, hrúbky steny a prítomnosti štrbín. Laboratórne ponorné testy a podrobná analýza porúch v teréne ukázali, že plášť 316 s elektrolyticky lešteným povrchom a hrúbkou steny 1,5 mm spoľahlivo vydrží päť rokov pri hladinách chloridov až 1000 ppm v dobre okysličenej vode a nepretržitej prevádzke ohrievača. Identický plášť s vytiahnutým mlynom dokončí jamy v priebehu 12-18 mesiacov pri 500 ppm chloridu. Tento dokument kvantifikuje limity chloridov pre plášte 316 v typických podmienkach používania horúcej vody, poskytuje rozhodovaciu maticu pre stav povrchu a prevádzkový režim a definuje prahovú hodnotu, keď je potrebný upgrade na 316L alebo duplexnú nehrdzavejúcu oceľ.

Kritická koncentrácia chloridov a mechanizmus pittingu

Dôľková korózia nehrdzavejúcej ocele 316 v horúcich neutrálnych roztokoch chloridov nastáva, keď koncentrácia chloridov na kovovom povrchu prekročí kritickú úroveň potrebnú na rozbitie pasívneho filmu. Pre plne žíhaný 316 s hladkým, pasivovaným povrchom je kritická koncentrácia chloridov pri 90 stupňoch rádovo 1 200-1 500 ppm pri kontinuálnom ponorení bez trhlín. Jamy môžu začať pod touto úrovňou, ale pred rozvinutím nad stabilnú veľkosť sa repasivujú. Na tejto úrovni rastú stabilné jamy rýchlosťou 0,2-0,5 mm/rok, pričom prerazia 1,5 mm stenu za 3-7 rokov, v závislosti od presnej koncentrácie chloridov a stavu povrchu. Ale skutočné ohrievače v teréne sú len zriedka na optimálnej laboratórnej hranici. Drsnosť povrchu vedie k zvýšeniu efektívnej koncentrácie chloridov na dne povrchových údolí v dôsledku mechanizmu lokálneho okysľovania. Mechanicky leštený povrch Ra=0.4 na 0,8 µm znižuje prahovú hodnotu na 800 až 1 000 ppm. Povrchová úprava valcovaním po ťahaní (Ra=0.8-1.5 µm) zvyšuje prahovú hodnotu na 400-600 ppm. Škáry pod montážnymi prírubami, tesnenia alebo usadeniny vodného kameňa znižujú prahovú hodnotu na 200-300 ppm, bez ohľadu na povrchovú úpravu.

Kvantifikované limity chloridov pre 5-ročnú bezodpadovú službu pri 90 stupňoch

Dlhodobé{0}}experimenty ponorenia (dĺžka 5 rokov) na 316 plášťoch s hrúbkou steny 1,5 mm v prevzdušnenej neutrálnej vode pri 90 stupňoch sú zhrnuté v tabuľke nižšie. Hodnoty predstavujú najvyššiu koncentráciu chloridov, ktorá nespôsobila jamkovú penetráciu väčšiu ako 0,3 mm (20 % hrúbky steny) v menej ako 5 % skúšobných telies. V prípade prerušovanej prevádzky (denné tepelné cykly) je povolený obsah chloridov o cca 30 % nižší, pretože repasivácia je narušená tepelným cyklom.

Povrchová úprava Stav Hrúbka steny (mm) Maximálny počet chloridov pre 5-ročnú životnosť (ppm, nepretržitá prevádzka)Maximálny počet chloridov pre 5-ročnú životnosť (ppm, prerušovaná prevádzka, 1 cyklus/deň) Hlavná jamka Miesto Čo robiť, ak je prekročená
Electropolished (Ra ≤0.15 µm) 1.5 1200 850 Random on surface of sheathUpgrade to 316L or duplex ( >1500 str./min.)
Elektrolyticky leštené (Ra menšie alebo rovné 0,15 μm) 2.0 1500 1050 Náhodné Prijateľné do 2 000 ppm s hrubšou stenou
Jemne mechanicky leštené (Ra 0,2 – 0,4 um) 1.5 950 650Povrchové škrabance alebo inklúzie Aktualizácia na viac ako 1 000 ppm
Jemne mechanicky leštené (Ra 0,2 – 0,4 µm) 2.0 1200 800Prijateľné s hrubšou stenou až do 1500 ppm
Štandardná povrchová úprava frézovaním (Ra 0,8-1,2 µm) 1.5 550 380 Pozdĺžne ťahacie čiary Nevhodné pre viac ako 600 ppm
2.0 700 490 Štandardná povrchová úprava frézy (Ra 0,8 – 1,2 µm) Hraničná nad 700 ppm aj pri hrubšej stene
As-drawn rough finish (Ra >1,2 µm) 1.5 350 250Celý povrch nie je povolený > 400 ppm
Akákoľvek povrchová úprava, praskliny pod vodným kameňom/tesnenie1.5-2.0 250 175 Oblasť štrbiny inovujte na titánovú alebo odstráňte štrbinu
Chloridový prah: čo zvyšuje alebo znižuje

Tri ďalšie faktory ovplyvňujú prahové hodnoty chloridov v tabuľke. Prvým je rýchlosť prúdenia vody. V prípade stagnujúceho alebo nízkeho prietoku (pod 0,3 m/s) sa polarizácia koncentrácie chloridu na povrchu plášťa zníži o 30-40 %. Vysoké rýchlosti prúdenia (nad 1,5 m/s) nepretržite uvoľňujú hraničné vrstvy koncentrovaných chloridov a môžu zvýšiť prahovú hodnotu o 20 – 25 %, pokiaľ nedôjde k erózii-korózii. Druhým faktorom je koncentrácia rozpusteného kyslíka; Plne prevzdušnená voda (8-10 ppm O2 pri 20 stupňoch, asi 4-5 ppm pri 90 stupňoch) poskytuje katódovú reakciu potrebnú pre stabilnú pasivitu. Odvzdušnená voda (<0.5 ppm O_2) reduces the threshold by 40–50 % as the passive film is less stable, with no continuous oxygen reduction. The third criterion is the presence of sulphate or bicarbonate ions. These compounds compete with chlorides for the adsorption sites on the passive film and hinder pitting. Water containing 200-500 ppm sulphate can withstand 1.5-2.0 times the chloride concentration before initiation of pitting.

Praktická špecifikácia pre ohrievače 316 pre vodu s teplotou 90 °C

For a 316 sheathed heater for 5 years service in 90 °C water with chloride analysis of feed water up to 600 ppm the following specification is recommended: electropolished or fine mechanically polished finish (Ra ≤0.4 µm), minimum wall thickness of 1.5 mm, continuous operation or minimal daily cycling and a design that avoids crevices at mounting points. For chloride levels from 600 to 1,000 ppm, upgrade to 2.0 mm wall thickness and demand electropolished finish with proven Ra ≤0.15 µm. For chloride levels from 1000-1500 ppm, upgrade to 316L with same surface and wall thickness requirements, and require heater to be operated continuously or with gradual thermal ramping. Do not use 316 and 316L for chloride levels >1500 ppm pri 90 stupňoch. Zadajte duplexné 2205 alebo titánové plášte. Monitorovanie obsahu chloridov v teréne je dôležité z dôvodu 2- až 5-násobného koncentračného faktora v porovnaní s napájacou vodou, ktorý možno dosiahnuť odparovaním v otvorených nádržiach.

Záver: Stanovenie 5-ročného chloridového prahu pre spoľahlivú službu

Zapuzdrený ohrievač z nehrdzavejúcej ocele 316 nezostane vo vode s neutrálnym pH pri 90 stupňoch po dobu 5 rokov pri koncentráciách chloridov od 350 ppm pre drsný,-ťahaný povrch až po 1200 ppm pre elektrolyticky leštený povrch. Inžinieri musia určiť chemické zloženie vody (najhorší-prípad okolností koncentrácie pre analýzu chloridov), požadovanú povrchovú úpravu a hrúbku steny. Použitím kvantifikovaných limitov v tabuľke vyššie si môžu kupujúci vybrať 316 plášťov, ktoré poskytujú 5-ročnú životnosť v teplovodnej prevádzke a vyhýbajú sa predčasným jamkovým poruchám, ku ktorým dochádza, keď hladiny chloridov prekročia zodpovedajúci limit pre vybraný stav povrchu.