Di bawah Gabungan Khusus Tahap Oksigen Terlarut dan Halaju Aliran Apakah 316 Sarung Pemanas Keluli Tahan Karat Beralih daripada Pasif kepada Hakisan-Kakisan dalam Air Bersuhu Tinggi-

Penyingkiran mekanikal filem pasif sebagai mekanisme kegagalan

Hakisan-kakisan tiub pemanas elektrik yang disarung dalam keluli tahan karat 316 dan direndam dalam air suhu tinggi (80-100 darjah ) yang mengandungi pepejal terampai atau dikendalikan pada halaju aliran tinggi. Filem pasif sama ada utuh atau dikeluarkan secara mekanikal oleh hakisan-kakisan bergantung pada gabungan paras oksigen terlarut dan halaju bendalir. Lapisan pasif-terbentuk semula sepantas ia dikeluarkan dan kadar kakisan adalah di bawah 0.05 mm setahun di bawah ambang kritikal. Di atas kadar kritikal, kadar penyingkiran mekanikal melebihi kadar pemaspasian semula dan kehilangan logam dipercepatkan kepada 1 hingga 5 mm/th, cukup untuk menebuk dinding setebal 1.5 mm dalam 3 hingga 18 bulan. Kertas kerja ini menganggarkan ambang kelajuan oksigen terlarut{16}}untuk permulaan hakisan-hakisan pada 316 sarung dan membentangkan nasihat reka bentuk dinamik bendalir untuk perkhidmatan yang boleh dipercayai.

Mekanisme Gandingan Mekanikal-Elektrokimia

Kakisan hakisan keluli tahan karat 316 dalam air memerlukan tiga perkara: bendalir yang mengalir di atas permukaan logam untuk menghasilkan tegasan ricih, oksigen terlarut yang mencukupi untuk mengekalkan aktiviti katodik dan sama ada zarah kasar terampai atau buih halaju tinggi-yang boleh mengganggu filem pasif secara mekanikal. Dalam air bersih, dengan halaju tinggi dan tiada zarah, filem pasif boleh kekal utuh kerana daya ricih sahaja (sehingga 10-20 Pa) tidak melebihi kekuatan lekatan filem. Walau bagaimanapun, pada kira-kira 2 ppm oksigen terlarut, kadar repassivation menurun dan malah tegasan ricih ringan boleh menghalang pembentukan filem yang stabil. Sebaliknya, dengan kandungan oksigen terlarut yang tinggi (melebihi 5 ppm) pemaspasian semula adalah pantas dan filem boleh menahan halaju yang lebih besar. Keadaan yang paling teruk adalah pada paras oksigen pertengahan (0.5-2 ppm) di mana pemaspasian semula secara beransur-ansur tetapi terdapat arus katodik yang mencukupi untuk menggalakkan pembubaran anodik di mana-mana tapak logam kosong.

Hakisan Berkuantiti-Ambang Kakisan 316 pada 90C

Ujian gelung aliran dan elektrod silinder berputar dengan 316 spesimen keluli tahan karat dalam air 90 darjah (pH 7.5, 100 ppm klorida) telah secara sistematik menentukan halaju aliran dan gabungan oksigen terlarut yang mengakibatkan hakisan-kadar kakisan melebihi 0.1 mm setahun.

Oksigen Terlarut (ppm) Halaju Aliran (m/s) Pepejal Terampai (ppm, 50 µm silika) Hakisan-Kadar Kakisan (mm/tahun) |Masa hingga Tebuk (dinding 1.5 mm) Disyorkan<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 thn Hakisan-kakisanTidak digalakkan
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 tahun Hakisan-MenghakisTidak disyorkan untuk jangka panjang
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 tahun Kawalan bercampur Tidak disyorkan
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 tahun Hakisan hakisan Tidak boleh diterima<0.5 Any 0 >0.50 <3 years Active corrosion (deaerated) Unacceptable >5 2-3 100 0.15-0.30 5-10 tahun Hakisan zarah Boleh diterima pada halaju rendah5 3-5 100 0.30-0.70 2-5 tahun Hakisan melampau Tidak disyorkan5 5-8 100 0.70-2.00 1-2 tahun Tidak boleh diterima Tidak
Perlanggaran Buih dan Kesan Pepejal Terampai

Pepejal terampai mengurangkan{0}}ambang halaju kakisan hakisan dengan ketara. Pada halaju aliran serendah 2-3 m/s, air dengan 100 ppm zarah bersudut keras (cth pasir atau silika) boleh menghakis filem pasif pada 316 mengakibatkan kadar kehilangan logam 3-5 kali lebih besar daripada yang mempunyai air bersih pada halaju yang sama. Keadaan yang paling merosakkan untuk sarung pemanas bukanlah aliran seragam tetapi hentaman setempat pada selekoh, siku atau hulu termowell di mana aliran memecut dan zarah mengenai permukaan. Gelembung gas (dari peronggaan atau berkelip) juga menyebabkan kerosakan hakisan. Jika aplikasi telah mengetahui zarah terampai, halaju aliran maksimum yang disyorkan untuk 316 sarung jatuh kepada 1.5-2.0 m/s tanpa mengira paras oksigen terlarut.

Syor Reka Bentuk Praktikal untuk Perkhidmatan Aliran Tinggi

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) dan oksigen terlarut rendah (< 2 ppm) are unavoidable in the system, then duplex 2205 stainless steel or Alloy 625 should be considered for upgrade.

Pengiktirafan Medan Kerosakan Hakisan–Kakisan

Ciri permukaan ciri hakisan-kakisan pemanas dalam perkhidmatan aliran-tinggi adalah berbeza daripada kakisan pitting atau celah. Kawasan yang rosak biasanya kelihatan licin, digilap atau 'air-dipotong', selalunya dengan alur terarah selari dengan arah aliran (lubang berbentuk ladam atau komet-). Kehilangan logam tersebar di kawasan yang rosak, bukannya satu lubang pekat. Dan pada pembesaran tinggi, permukaan mempamerkan ubah bentuk plastik dan calitan logam, bukan aspek kristalografi SCC atau lubang bulat pitting klorida. Hakisan-kakisan harus disyaki jika pemanas telah beroperasi lebih daripada 1-2 tahun dalam air dengan halaju lebih daripada 3m/s dan oksigen terlarut kurang daripada 2 ppm. Untuk menggantikan, halaju aliran pada kedudukan pemanas mesti diukur dan dikurangkan untuk berada dalam zon selamat dalam jadual di atas.

Kesimpulan: mengawal aliran dan oksigen untuk kebolehpercayaan sarung 316

Hakisan-kakisan pemanas bersalut keluli tahan karat 316 dalam perkhidmatan air suhu tinggi bermula apabila halaju aliran dan paras oksigen terlarut tidak mencukupi untuk membenarkan penciptaan lapisan pasif yang stabil. Dalam air bersih dengan oksigen terlarut melebihi 5 ppm, kelajuan aliran sehingga 5 m/s dibenarkan. Halaju maksimum pada oksigen terlarut 2-5 ppm turun kepada 3-4 m/s. Kehilangan logam berlaku pada kadar dipercepatkan pada halaju melebihi 1 m/s pada oksigen terlarut di bawah 2 ppm. Zarah terampai merendahkan halaju yang dibenarkan dengan faktor 2 hingga 3. 316 Untuk halaju aliran, bacaan oksigen terlarut dan berbanding dengan ambang yang ditunjukkan dalam jadual di atas, sarung yang ditetapkan untuk sistem peredaran yang dipam mesti diukur atau dikira secara setempat pada permukaan pemanasan. Pendekatan yang dicadangkan di sini membolehkan pembeli mereka bentuk keadaan aliran yang mengekalkan salutan pasif dan mengelakkan penipisan dinding pramatang, dengan mengaitkan oksigen terlarut, halaju dan pemuatan zarah dengan kadar hakisan-hakisan kuantitatif.