Kuidas mõjutab titaankattega küttekeha elektriline maandusmeetod (maandamata, ühe{0}}otsa maandusega või kesk-kraaniga maandatud) juhtivas elektrolüüdis (nt 5% NaCl) tekkiva hajusvoolu korrosiooni ohtu?

Põhiline kompromiss juhtivate elektrolüütide maandusdisaini osas
Juhtivates elektrolüütides (5% NaCl soolvesi, merevesi või lahjendatud happed) titaaniga kaetud küttekehad võivad olla allutatud hajuvoolu korrosioonile, kui elektriline maandus tekitab soovimatuid voolukanaleid. Kui ümbris on erineva elektripotentsiaaliga kui paagil või lahusel, voolavad hajutatud voolud küttekeha ümbrisest maapinnale läbi elektrolüüdi. Sõltuvalt maandusskeemist on titaankest kas anood (korrodeeruv) või katood (kaitstud). Tüüpilisi maanduskonfiguratsioone on kolm: maandatud (ujuv), üks{4}ots maandatud (ümbris on ühenduskarbis maandusega ühendatud) ja keskmine{5}}kraan maandatud (sisetakistusjuhtme keskpunkt maandatud). Iga meetod annab erineva potentsiaali jaotuse ümbrise pikkuses ja see mõjutab hajuva voolu korrosiooni asukohta ja raskust. Seina paksus ei takista elektrokeemilist tõukejõudu, kuigi see mõjutab korrosiooni initsiatsioonijärgset perforatsiooni aega.

Mõju mehaanilisele terviklikkusele: anoodilised tsoonid, hajuvad vooluteed
Maanduseta küttekehas (kesta maandusest elektriliselt eraldatud) puudub hajuvoolude jaoks suletud vooluahel ja titaankest võtab elektrolüüdi avatud -ahela potentsiaali (umbes –0,2 V vs. Ag/AgCl 5% NaCl-s). Hajuvoolu korrosiooni ei esine, kuna voolul pole võimalust voolata. Siiski võib staatiline laeng koguneda ja süttivas keskkonnas tekitada sädemeid.

Ühe-otsaga maandatud küttekeha (maandatud harukarbi otsas) on maandatud ots pingel 0 V ja sukeldatud ots ujub elektrolüüdi potentsiaalil. Kogu kesta pikkuses võib esineda gradient. Sukeldatud otsas voolab vool elektrolüüdist ümbrisesse (katoodipiirkond, kaitstud), samas kui maandatud otsa suunas voolab vool kestast elektrolüüti (anoodne piirkond, korrodeerub). Anoodtsoon asub tavaliselt maandatud otsast 50-150 mm kaugusel. Korrosioonikiirus selles tsoonis võib ulatuda 0,5-2,0 mm aastas sõltuvalt elektrolüüdi juhtivusest ja hajutatud pingest.

Keskmise kraaniga maandatud küttekehas (st sisetakistusjuhtme kesktee on maandatud, kuid mitte ümbris) on ümbris maandusest eraldatud, kuid sisemine juhtme maandus tekitab mahtuvusliku sidestuse. Vahelduvvoolu töös liiguvad väikesed voolud (mikroamprid kuni milliamprid) läbi MgO isolatsiooni kesta ja seejärel elektrolüüti. See põhjustab kogu ümbrise pinnale tagasihoidliku hulkvoolu, tekitades üldise korrosiooni 0,05-0,20 mm aastas.

Mõju soojustõhususele: Otsene mõju puudub
Soojusläbilaskvus ja soojustõhusus ei sõltu maandusmeetodist. Elektriline maandus ei mõjuta temperatuuri jaotust piki kesta, mis on tingitud võimsustihedusest ja vedeliku tingimustest.

Kompromissi-süntees: maandusmeetod vs voolurisk
Maandusmeetod Anoodtsooni asukoht Tüüpiline korrosioonikiirus (mm/a) Seina paksus (mm) 5-aastase kasutuse riskitase
Ujuv (maandamata) Puudub 0.00 0.8 (ainult mehaaniline) Puudub (kuid staatiline oht)
Ühest otsast maandatud (harukarp) Maandatud otsa lähedal (50-150 mm) 0.5 - 2.0 mm/aastas 3.5 - 10.5 mm Kõrge – pole võimalik
Dielektriline isolatsioon + üks ots maandatud Puudub (kui on korralikult isoleeritud) 0.00 0.8 mm Isolatsioon: puudub
Kest ujuv (keskel maandatud-kraan)Ühtne piki kesta 0,05–0,20 mm/aastas 1,1–1,8 mm
Keskmine kraan maandatud + MgO niiskuse kontrollÜhtne 0,02–0,05 mm/aastas 0,9–1,1 mm Vastuvõetav
Ühe-otsa maandus ilma dielektrilise isolatsioonita ei kehti juhtivate elektrolüütide puhul, kuna lokaalne korrosioonikiirus maandatud otsa lähedal on suurem kui 0,5 mm aastas, mis nõuab ebapraktiliselt paksude seinte olemasolu.

Insenerid seina taga: dielektriline isolatsioon ja maandus
Juhtivates elektrolüütides kasutatavate titaankattega küttekehade puhul on eelistatud toimimine maanduseta (ujuvalt) maandusrike tuvastamisega. Keris on paagist elektriliselt isoleeritud PTFE või PEEK tihendite ja hülssidega. Maandusvea monitor annab hoiatuse, kui lekkevool jõuab ohutu piirini (tavaliselt 5-30 mA). See välistab täielikult juhusliku voolu korrosiooni.

If the electrical code requires grounding (for example, for personnel safety), a dielectric union or insulated flange must be provided between the grounded junction box and tank on a one-end grounded heater. This avoids anodic sheath. The dielectric isolation shall be tested to a resistance of >100 MΩ 500 VDC juures. Või tsentraalse-kraani maandus ujuva ümbrisega annab kontrollitud madala-nivoovoolu, mis põhjustab vähem korrosiooni, kui MgO isolatsioon on kuiv ja hea kvaliteediga.

Järeldus: eelistatud GFCI-ga maandamata{0}}seina paksus pole oluline
Titaankattega küttekeha elektriline maandusmeetod juhtivas elektrolüüdis (5% NaCl) määrab hajusvoolu korrosiooni ohu, mis võib nõuda ebapraktiliselt paksude seinte 5-aastase eluea saavutamiseks. Ühe-otsa maandus ilma dielektrilise isolatsioonita põhjustab kohaliku korrosioonimäära 0,5-2,0 mm aastas maandatud otsa lähedal, mistõttu on vaja seinad 3,5-10,5 mm-küttetorude puhul. Spetsifikatsioon peaks kehtima maanduseta (ujuva) küttekeha kohta, millel on maanduslüliti (GFCI) kaitse ja dielektriline isolatsioon paigaldusäärikul. See eemaldab hajuva voolu korrosiooni, võimaldades normaalset seinapaksust 1,0–1,2 mm. Kui on vaja maandada, paigaldage dielektriline liitmik ja ühes otsas maandus või kasutage hea kvaliteediga kuiva MgO-ga keskkraani maandust. Esitage tootjale maandusmeetod ja elektrolüüdi juhtivus, mis on vajalik hajuvoolu korrosiooni vähendamiseks. Seina paksus on sekundaarne muutuja. Peamine konstruktsiooninõue on hajuvoolu vältimine.