Miks suureneb elektrokeemiline müra (voolu kõikumised) titaanküttekeha pinnal suurusjärgu võrra vahetult enne kaevu tuuma teket?

Korrosiooniinsenerile, kes jälgib elektrokeemilist müra (ECN), et tuvastada titaanist sukelsoojendil tekkinud süvendid, suurenevad voolu kõikumised suurusjärgus (10×) vahetult enne süvendi tuuma moodustumist. Elektrokeemiline voolumüra (standardhälve) stabiilses passiivses olekus on tavaliselt 0,1-1,0 nA/cm², mis on kooskõlas metastabiilsete süvendite stohhastilise lagunemise ja taaspassivatsiooniga. Müra amplituud tõuseb 10–100 nA/cm² vahetult enne kaevu stabiilset tuumamist, kuna metastabiilsed süvendid muutuvad suuremaks, sagedasemaks ja pikemaealiseks. Kasv on tingitud passiivse kile lokaalsest ebastabiilsusest koos korduva purunemise ja osalise taaspassiveerimisega nõrkades kohtades (sulgud, kriimustused või praod). Iga metastabiilne süvend loob mööduva voolu kindla tõusuajaga (millisekundites) ja vaibumisajaga (sekundites). Kui need siirded tõusevad üle olulise läve nii sageduses kui ka amplituudis, muutub metastabiilne süvend stabiilseks ja algab pidev pitting.

Elektrokeemilise müra tekitamise mehhanism punktide initsieerimisel
Elektrokeemilist müra tekitavad korrosioonipotentsiaali ja galvaanilise voolu juhuslikud muutused kahe identse tööelektroodi vahel. Metastable süvendid tuumastuvad passiivsel titaanpinnal defektsetes kohtades, arenevad mõne sekundi jooksul ja seejärel taaspassiveeritakse. Iga metastabiilne süvend sünnitab voolusiirde, kiire tõusu (kui süvend aktiveerub) ja pika languse (repassivatsiooni toimumisel). Metastabiilsete süvendite esinemissagedus passiivses püsiseisundis on tagasihoidlik (1 kuni 10 /cm2/tunnis) ja maksimaalne vool sündmuse kohta on väike (1 kuni 10 nA). Vahetult enne kaevu stabiilset tuumamist nõrgeneb passiivne kile lokaalselt (kloriidi sissetungi, pH alandamise või potentsiaalse suurenemise tõttu). Metastable süvendid tekivad sagedamini (10-100 sentimeetri kohta tunnis) ja arenevad enne taaspassiveerimist suuremaks. Maksimaalne vool intsidendi kohta on 100-1000 nA. Müra intensiivsus (voolumüra standardhälbe ja keskmise voolu suhe) suureneb < 0,1-lt > 1,0-ni. See teravik on eelhoiatus läheneva pitsingu eest.

Elektrokeemilise müra parameetrite kvantifitseerimine süvendi tuumastamise eel ja ajal
Pinna seisukord, müra standard. Dev. (nA/cm²) Müra intensiivsus (σ/I_mean) Metastable Pit Frequency (sündmusi/cm²·hr) Tippvool sündmuse kohta (nA) Stabiilse punktide määramise aeg
Stabiilne passiivne (hea film) 0.1-0.5 0.01-0.05 1-5 1-5 > 1000 h
Vananemine (passiivne, tagasihoidlike vigadega) 0.5-2 0.05-0.2 5-20 5-20 100-1 000 tundi
Metastable (enne-pittingimist) 2-10 0.2-1.0 20-100 20-200 10-100 tundi
Pre-tuuma moodustumine (kriitiline) 10-50 1.0-5.0 100-500 100-1,000 1-10 h
Stabiilne täppide moodustumine (tuumadega) 50-500 5.0-50 Pidev (repasveerimine puudub) 1000-10,000 0 (süvendite tegemine pooleli)
Stsenaariumipõhine juhend ECN-i signaalide tõlgendamiseks titaanküttekehadel
Mõõdetud müra σ (nA/cm²) Müra intensiivsus (σ/I_mean) Signaali kuju Tähendus Soovitatav tegevus < 1 < 0,1 Haruldased piigid, kiire lagunemine Passiivse kile stabiilsusEi toimi. Kontrollige perioodiliselt.
1-5 0.1-0.5 Keskmine langus, sagedased hüpped Passiivne kile lagunemine Visuaalne kontroll 1 kuu pärast.
5-15 0.5-1.5 Väga sagedased naelu, aeglane lagunemine Enne-süvendite tekkimist (metastabiilne) Kontrollige 1 nädala pärast. Võimalusel madalam temperatuur või kloriid.
15-50 1.5-5.0 Pidev kõrgsagedusmüraPre-tuumade moodustumine kriitilineKontrollige kohe. > Valmistuge küttekeha väljavahetamiseks. 50 > 5.0 Suur vool (ilma lagunemiseta)Stabiilne aktiivne täppide moodustumine Lülitage küte kohe välja.
Müra suurenemine pärast protsessi muutmist (nt temperatuuri tõus) Igasugune seos sündmusega Protsessi muutmine põhjustas kile purunemise Taasta protsessi tingimused. Kontrollige kütteseadet.
ECN-i veebijälgimise{0}}tehniline juurutamine 1.
Titaansoojendi elektrokeemilist müraseiret saab rakendada kahe-elektroodiga meetodil, kus küttekeha ise on üks tööelektrood ja väike titaankupong (samast materjalist) on teine ​​tööelektrood. Kaks elektroodi on ühendatud null-takistuse ampermeetriga (ZRA) ja kahe elektroodi vahel voolav vool registreeritakse diskreetimissagedusega 1–10 Hz. Määratakse voolu 10-minutiline liikuv standardhälve. Esimesed 24 tundi töötamist puhastes ja passiivsetes tingimustes loob lähtetaseme. Häire genereeritakse, kui veerev standardhälve ületab 3 korda baasjoone. Kui see on suurem kui 10 korda algtasemest, on vajalik kiire kontroll. Seda tehnoloogiat saab siduda protsessi juhtimisega, et vähendada küttekeha võimsust või temperatuuri, kui müratase viitab kile purunemise ohule. Karmides tingimustes (kõrge kloriidisisaldus, kõrge temperatuur) annab ECN-i seire 1–10-tunnise hoiatuse, enne kui tekib ühtlane süvendite tekkimine – piisav aeg ülevaatuse kavandamiseks või protsessi raskusastme vähendamiseks.

Järeldus: müra tõuseb 0,5 nA-lt 5-15 nA-ni (10-30x) enne kaevu tuuma moodustumist
Elektrokeemiline müra titaanist küttekeha pinnal suureneb enne kaevu teket 1 suurusjärgu võrra (10x kuni 30x). Müra (vool, std) stabiilses passiivses olekus on 0,1-1,0 nA/cm^2. Enne süvendite tekitamist tõuseb müra 10-50 nA/cm 2 -ni, kuna metastabiilsed süvendid suurenevad ja sagenevad, kuni need stabiliseeruvad. See süvend laieneb jätkuvalt. Müra intensiivsus ($\\sigma/I_{\\rm mean}$) suureneb väärtuselt < 0,1 väärtusele > 1,0. See prognoositav suurenemine annab varajase hoiatussignaali lähenevast punktkorrosioonist ja annab operaatoritele võimaluse kütteseade enne perforeerimist üle vaadata või välja vahetada. Oluliste titaankütteseadmete (merevesi, soolveed, kõrge temperatuuriga kloriidid) puhul annab elektrokeemilise müraseire paigaldamine 3-kordse algtaseme häirelävega 1–10-tunnise hoiatuse enne stabiilse süvendite tekkimist, mis võimaldab võtta ennetavaid meetmeid ja vältida protsessi saastumist.