Kuidas on Super Duplex roostevaba terase pragude korrosioonikindlus võrreldes PTFE-ga merevees?

Soojusvahetid soolase veega jahutamiseks on valmistatud nii superduplex-roostevabast terasest kui ka PTFE-st, kuid need kaitsevad end põhimõtteliselt erineval viisil. Superdupleks põhineb õhukesel passiivsel oksiidkattel, mis võib lõhedes lokaalselt laguneda. PTFE ei ole võimeline keemiliselt korrodeeruma, kuna sellel pole oksiidkilet ega metallstruktuuri.

See on eriti oluline sooja merevee süsteemides, kus paigalseisvad tsoonid, ladestused ja tihedad mehaanilised liigendid on vältimatud. Käesolevas inseneriarutluses superdupleksi ja PTFE lõhekorrosiooni merevee üle ei ole vaja võrrelda kahte materjali, vaid kahte täiesti erinevat korrosioonikäitumist.

Miks on pragukorrosioon mereveesüsteemide jaoks oluline?
Merevesi on üks vaenulikumaid looduses leiduvaid tööstuslikke vedelikke. Kõrge kloriidi kontsentratsioon, lahustunud hapnik, bioloogiline aktiivsus ja juhtivus loovad ideaalsed tingimused lokaalseks korrosiooniks.

Praod leidub tavaliselt jahutussüsteemides:

Toru ja toru lehtede ühendused

Tihendi liidesed

Saastunud kiled ja ladestused

Ääriku nägu

Kinnitusliidesed

Madala-vooluga stagnatsioonipiirkonnad

Isegi hea üldise korrosioonikindlusega materjalid võivad nende piiratud geomeetriate korral kiiresti ebaõnnestuda.

Super Duplex roostevaba terase korrosioonikindlus
Superdupleksroostevabad terased, nagu 2507, põhinevad kroomi{1}}rikkal passiivsel oksiidkattel, mis kasvab loomulikult metalli pinnal, et tagada korrosioonikindlus.

See passiivne kiht on väike barjäär sulami ja merekeskkonna vahel. Kile paraneb ise-tavalistes voolutingimustes, kus tekib väike kahjustus.

Kaitset suurendavad mitmed legeerelemendid:

Kroom suurendab passiivsust

Molübdeen parandab vastupidavust täppide tekkele

Passiivset kilet stabiliseerib lämmastik.

Nikkel aitab tasakaalustada dupleksfaasi

Seetõttu sobivad need sulamid traditsiooniliste roostevaba terastega võrreldes eriti hästi paljudeks mererakendusteks.

Super Duplexi puudus: pragude korrosioon
Superduplekssel roostevabal terasel on suur korrosioonikindlus, kuid see on teatud tingimustel vastuvõtlik lokaalsele pragude rünnakule.

Hapnikunälg lõhes
Lahustunud hapnik ammendub kiiresti kitsas statsionaarses vahes. Hapniku täiendamine on piiratud ja seetõttu ei suuda passiivne oksiidkate end tõhusalt hooldada.

Kui passiivne kile hävib:

Praos koonduvad kloriidioonid

Suurenenud kohalik happesus

Metalli lahustumine kiireneb

Korrosioon on ise{0}}kiirenev.

Piiratud kuju loob tõhusa keemiliselt agressiivse mikro{0}}keskkonna, mis on isoleeritud ümbritsevast mereveest.

Kriitiline pragude temperatuur
Super duplex 2507 puhul merevees on kriitiline prao temperatuur tavaliselt umbes 35–40 kraadi.

Kui see lävi on ületatud, on passiivse kile lagunemise tõenäosus palju suurem, eriti seisva või vähese vooluga tingimustes.

Seda temperatuurivahemikku ületatakse sageli soojade merejahutussüsteemide töötamise ajal:

Troopilised veed, mereteenistus.

Kondensaator töötab, soe

Seadme seisund: paigal

Saastunud soojusvaheti töö

Tsirkulatsiooniüritused Kehv

Kui pragukorrosioon käivitatakse, võib see kiiresti levida isegi sulami hea korrosioonikindluse korral.

PTFE ja selle põhimõtteliselt erinev käitumine korrosiooni vastu
PTFE saavutab soolase veekindluse väga erineval viisil.

Superdupleks peab elektrokeemilist sõda. PTFE lihtsalt ei taha osaleda.

PTFE on täielikult fluoritud polümeer, millel puudub metallvõre, terapiirid ja elektrokeemiline potentsiaal. PTFE on selle rikkemehhanismi suhtes läbitungimatu, kuna pragukorrosioon on elektrokeemiline protsess.

Miks PTFE ei kannata pragukorrosiooni?
PTFE on olemuselt vastupidav järgmistel põhjustel:

Passiivse oksiidkile ei purune

Galvaanilist potentsiaali ei teki

Kloriid ei põhjusta elektrokeemilist reaktsiooni

Lokaalne anoodiline lahustumine puudub"

PTFE on keemiliselt stabiilne seisvas meres, hapnikuvaeses{0}}vööndites või lademete all.

See puutumatus on tingimusteta, mitte tingimuslik.

Temperatuuri käitumine merevees
PTFE-l on kõrgel temperatuuril merevees väga hea keemiline vastupidavus.

PTFE on mõeldud pidevaks veevarustuseks tüüpiliseks kuni ligikaudu:

Töötemperatuur pidevalt 110 kraadi

See vahemik on tunduvalt kõrgem kui enamiku merevee jahutussüsteemide tööparameetrid.

Vastupidi, superdupleksi korrosioonikindlus muutub tundlikumaks, kui soolase vee temperatuur jõuab kriitilise pilu temperatuurini või ületab seda.

Halvad uudised PTFE kohta
Kuigi PTFE on täielikult pragukorrosioonile vastupidav, on selle kasutamisega seotud tehnilisi{0}}mööndusi.

Vähendatud soojusjuhtivus
PTFE on metallisulamitega võrreldes halb soojusjuht.

Soojusjuhtivuse tüüpilised väärtused:

Materjali ligikaudne soojusjuhtivus (W/mK)
Super Duplex roostevaba teras ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
See märkimisväärne lahknevus vähendab soojuse transpordi efektiivsust ja võib nõuda:

Suurenenud pindalaga soojusvahetid

Õhemad seinaosad

Muud soojusvahetite geomeetriad

Madala{0}}rõhu võime
PTFE mehaaniline tugevus on palju madalam kui superdupleksterasel.

Niisiis:

Vähendatud rõhureitingud

Struktuurne toetus on olulisem

Arvesse tuleb võtta pugemiskäitumist

Vaakumrakendused võivad vajada tugevdamist

Mõõtmete stabiilsus
PTFE soojuspaisumine on palju suurem kui metallidel, seetõttu tuleb soojusvaheti ja torude konstruktsiooni hoolikalt läbi mõelda.

Kus PTFE-l on suur töökindluse eelis
Paljudes meresüsteemides on peaaegu võimatu kõiki lünki kõrvaldada.

Näiteks näiteks:

Torukimbud

Tihendiga liigend

Reostusohtlikud soojusvahetid

Biokile kogunemiskohad

Ooterežiim asendis

Nendes seadetes on PTFE töökindlusmudel põhimõtteliselt erinev, kuna pole lokaliseeritud korrosioonimehhanismi, mida alustada.

See atribuut võib olla eriti kasulik:

Avamere jahutussüsteemid

Soola{0}}eemaldustaimed

Mere keemiline töötlemine

Kondensaatorid soe merevesi

Jahutusahelad säästavad

Rakendustes, kus juurdepääs kontrollile on piiratud või rikete tagajärjed on tõsised, võib PTFE puudusi termiliste ja mehaaniliste omaduste osas korvata korrosioonimehhanismi täieliku kõrvaldamisega.

Super Duplex vs PTFE mereveeteenuse jaoks
Nende kahe materjali erinevust saab selgemalt näha nende domineerivatel rikkerežiimidel.

Kinnisvara Super Duplex 2507 PTFE
Passiivne oksiidikaitse. Korrosioonimehhanism .Keemiliselt inertne
Lõhekorrosiooni tõenäosusPuudub Võimalik üle 35-40 kraadi
Soojusjuhtivus Kõrge Väga madal
Survevõime Hea Piiratud
Mehaaniline tugevus Kõrge Keskmine
Elektrokeemiline aktiivsus Jah Ei
Veevool pidevas Suurepärane piirangutega Kuni ~110 kraadi
See võrdlus on hea näide põhjusest, miks superdupleks vs PTFE pragukorrosiooni merevee hinnangud sõltuvad nii palju süsteemi tööprioriteetidest.

Järeldus
PTFE on põhimõtteliselt vastupidavam lahendus lõhekorrosiooni vastu kui isegi esmaklassilised superduplex roostevabad terased merevee soojusvahetite ja jahutussüsteemide jaoks, kus seisvaid pragusid ei saa täielikult eemaldada. Sulamid, nagu 2507 superduplex, pakuvad suurepärast korrosioonikindlust erinevates merekeskkondades, kuid nende kaitse sõltub hapra passiivse oksiidkile säilimisest, mis võib lokaalselt laguneda lõhedeks, kus hapnikupuudus on üle 35-40 kraadi.

PTFE-l seevastu puudub elektrokeemiline korrosiooniprotsess. See on täielikult fluoritud polümeer, mis talub kloriidide rünnakut, seisvat merevett ja lokaalset pragude keemiat.

Kompromiss{0}}on vähenenud soojusjuhtivus, madalam survevõime ja keerulisem mehaaniline disain. Kuid rakendustes, kus korrosioonikindlus on olulisem kui termiline efektiivsus, pakub PTFE tõelist riskivaba lahendust pragude korrosioonikaitseks.

Parim kaitse korrosioonitehnikas ei ole parem{0}}paranev kate, vaid materjal, mis seda ei vaja.