Millist maksimaalset kloriidi kontsentratsiooni suudab 316 roostevabast terasest kattega kütteseade taluda neutraalse pH-ga 90-kraadises vees ilma aukude tekketa 5 aasta jooksul

Kuuma vee rakenduste kloriidi künnis 5 aastat kasutusiga

Maksimaalne lubatud kloriidi kontsentratsioon, mis võimaldab 316 roostevabast terasest ümbrisega elektriküttetoru 5-aastast kasutusiga ilma augulise perforatsioonita, mis on sukeldatud neutraalsesse pH-ga (6,5{5}}8,0) 90-kraadisesse vette -tüüpiline tööstuslike kuumaveepaakide, tsirkulatsioonisoojendite ja soojusvahetite puhul, ei ole üks väärtus. See sõltub pinnaviimistlusest, seina paksusest ja pragude olemasolust. Laboratoorsed keelekümbluskatsed ja üksikasjalik väljatõrkeanalüüs on näidanud, et elektropoleeritud viimistlusega ja 1,5 mm seinapaksusega 316 kest peab kloriidisisaldusega kuni 1000 ppm hästi hapnikuga rikastatud vees ja kütteseadme pidevas töös usaldusväärselt vastu viis aastat. Identne ümbris koos tõmmatud veski viimistlusega süveneb 12-18 kuu jooksul 500 ppm kloriidi juures. See artikkel kvantifitseerib kloriidi piirmäärad 316 kesta jaoks tüüpilistes kuuma vee kasutamise tingimustes, annab otsustusmaatriksi pinna seisundi ja töörežiimi kohta ning määratleb läve, millal on vaja uuendada 316 liitrit või dupleksset roostevaba terast.

Kriitilise kloriidi kontsentratsioon ja aukude eemaldamise mehhanism

Roostevaba terase 316 punktkorrosioon kuumades neutraalkloriidi lahustes toimub siis, kui kloriidi kontsentratsioon metalli pinnal ületab passiivse kile lagunemiseks vajaliku kriitilise taseme. Täielikult lõõmutatud sileda, passiveeritud pinnaga 316 puhul on kriitiline kloriidi kontsentratsioon 90 kraadi juures suurusjärgus 1200{21}}1500 ppm pidevas lõhedeta sukeldumises. Pitsid võivad alata sellest tasemest madalamal, kuid need passiivsed uuesti enne, kui arenevad üle stabiilse suuruse. Sellel tasemel kasvavad stabiilsed süvendid 0,2-0,5 mm aastas, stantsides läbi 1,5 mm seina 3-7 aastaga, sõltuvalt täpsest kloriidi kontsentratsioonist ja pinna seisundist. Kuid tegelikud kütteseadmed põllul on harva optimaalse laboriläve juures. Pinna kareduse tõttu suureneb kloriidi efektiivne kontsentratsioon pinnaorgude põhjas lokaalse hapestamismehhanismi tulemusena. Mehhaaniliselt poleeritud pind Ra=0.4 kuni 0,8 µm vähendab läve 800 kuni 1000 ppm-ni. Tõmbefreesi viimistlus (Ra=0.8-1.5 µm) suurendab läve 400–600 ppm-ni. Kinnitusäärikute, tihendite või katlakivide all olevad praod alandavad läve 200-300 ppm-ni, olenemata pinnaviimistlusest.

Kloorisisalduse kvantifitseeritud piirnormid 5-aastaseks 90-kraadise kaldenurga tasuta teeninduse jaoks

Allolevas tabelis on kokku võetud pika-kasutuskatsed (5 aastat) 316 ümbrisel, mille seinapaksus on 1,5 mm gaseeritud neutraalses vees 90 kraadi juures. Väärtused esindavad suurimat kloriidi kontsentratsiooni, mis ei põhjustanud rohkem kui 0,3 mm (20 % seina paksusest) läbitungimist vähem kui 5 % katsekehade puhul. Katkendliku töö korral (igapäevased kuumutustsüklid) on lubatud kloriidisisaldus umbes 30% madalam, kuna termiline tsükkel häirib taaspassiveerimist.

Pinna viimistlus Seina paksus (mm) Maksimaalne kloriidisisaldus 5-aastase eluea jaoks (ppm, pidev töö) Maksimaalne kloriidi sisaldus 5-aastase eluea jaoks (ppm, katkendlik töö, 1 tsükkel päevas) Peamine aukude tekitamise koht Mida teha ületamise korral
Electropolished (Ra ≤0.15 µm) 1.5 1200 850 Random on surface of sheathUpgrade to 316L or duplex ( >1500 ppm)
Elektropoleeritud (Ra vähem kui 0,15 μm või sellega võrdne) 2.0 1500 1050 Juhuslik Aktsepteeritav kuni 2000 ppm paksema seinaga
Peen mehaaniliselt poleeritud (Ra 0,2–0,4 um) 1.5 950 650Pinna kriimustused või kandmised Täiendage üle 1000 ppm
Peen mehaaniliselt poleeritud (Ra 0,2-0,4 µm) 2.0 1200 800Aktsepteeritav paksema seinaga kuni 1500 ppm
Standardne freesviimistlus (Ra 0,8–1,2 µm) 1.5 550 380 Pikisuunalised tõmbejoonedEi sobi üle 600 ppm
2.0 700 490 Standardne freesviimistlus (Ra 0,8–1,2 µm) Piirmäär üle 700 ppm isegi paksema seina korral
As-drawn rough finish (Ra >1,2 µm) 1.5 350 250Kogu pind pole lubatud > 400 ppm
Igasugune viimistlus, skaala/tihendi all olevad praod1.5-2.0 250 175 Minge pragude ala titaaniks või vabanege praost
Kloriidi lävi: mis tõstab või langetab

Tabelis toodud kloriidi lävesid mõjutavad veel kolm tegurit. Esimene on veevoolu kiirus. Seiskunud või vähese voolu korral (alla 0,3 m/s) väheneb kloriidi kontsentratsiooni polarisatsioon ümbrise pinnal 30-40%. Suured voolukiirused (üle 1,5 m/s) eemaldavad pidevalt kontsentreeritud kloriidi piirkihid ja võivad tõsta künnist 20-25% seni, kuni ei toimu erosiooni-korrosiooni. Teine tegur on lahustunud hapniku kontsentratsioon; Täielikult gaseeritud vesi (8-10 ppm O 2 20 kraadi juures, umbes 4-5 ppm 90 kraadi juures) tagab stabiilse passiivsuse jaoks vajaliku katoodreaktsiooni. Õhuvaba vesi (<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.

Praktiline spetsifikatsioon 316 küttekehale 90-kraadise veevarustuse jaoks

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 90 kraadi juures. Määrake dupleks 2205 või titaankestad. Kloriidisisalduse väliseire on oluline, kuna avatud mahutites aurustamisega saavutatav toitevee kontsentratsioonifaktor on 2-5 korda.

Järeldus: 5-aastase kloriidi künnise kehtestamine usaldusväärse teeninduse jaoks

316 roostevabast terasest korpusega küttekeha ei lähe 90-kraadises neutraalses pH vees 5 aasta jooksul süvendisse, kui kloriidi kontsentratsioon on 350 ppm kareda pinna puhul, -tõmmatud viimistlus kuni 1200 ppm elektropoleeritud viimistluse korral. Insenerid peavad kindlaks tegema veekeemia (halvimal juhul kloriidianalüüsi kontsentratsioonitingimused), pinnaviimistluse ja nõutava seina paksuse. Kasutades ülaltoodud tabelis toodud koguselisi piirnorme, saavad ostjad valida 316 katet, mis tagavad kuuma vee teenindamisel 5-aastase kasutusea ja väldivad enneaegseid aukude tekke tõrkeid, mis tekivad siis, kui kloriidi tase ületab valitud pinnaseisundi vastava piiri.