ภายใต้การผสมผสานเฉพาะระหว่างค่า pH และดัชนีความอิ่มตัว ปลอกเครื่องทำความร้อนสแตนเลส 316 พัฒนาขนาดแคลเซียมคาร์บอเนตที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนภายใต้-คราบสะสมที่ 90 องศา

เกณฑ์มาตราส่วนตั้งแต่การป้องกันไปจนถึงการกัดกร่อน

For 316 stainless steel encased electric heating tubes immersed in hard water at 90°C, the precipitation of calcium carbonate scale on the sheath surface is not a simple thermal insulation problem-it can also lead to localised corrosion referred to as under-deposit corrosion (UDC). At high supersaturation (Langelier Saturation Index, LSI, between 0.5 and 1.5), the scale layer is thin (20-100 µm) and porous, so that corrosive species (chlorides, oxygen) can reach the metal surface below the scale, generating a differential aeration cell that speeds up pitting. At high supersaturation (LSI >2.0) scale is thick (>200 µm) และการหยุดการเคลื่อนที่ของออกซิเจนอย่างต่อเนื่องอย่างสมบูรณ์และก่อรูปชั้นนิ่งที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ไม่มีรูปแบบสเกลต่ำกว่า LSI 0.5 และ 316 เป็นแบบพาสซีฟ ค่าผสมที่สำคัญสำหรับ UDC คือ pH 7.5 ถึง 8.5 (โดยที่สมดุลของไบคาร์บอเนต-เป็นผลดีต่อการผลิตในขนาด) และ LSI 0.8 ถึง 1.8 เอกสารนี้จะคำนวณค่า pH-เกณฑ์ LSI สำหรับการกัดกร่อนที่ต่ำกว่า-บนเปลือก 316 ที่ 90 องศา

กลไกของการกัดกร่อนภายใต้-เงินฝาก

เมื่อตะกรันแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีรูพรุนก่อตัวบนสเตนเลส 316 ในน้ำร้อน โลหะใต้ตะกรันจะขาดออกซิเจนเนื่องจากออกซิเจนผ่านทะลุตะกรันและชั้นที่อยู่นิ่งได้ช้า ชิ้นส่วนที่ไม่มีตะกรัน (ถ้ามี) หรือพื้นที่ด้านนอกเครื่องชั่งได้รับการเติมออกซิเจนจนเต็มจนกลายเป็นเซลล์เติมอากาศ ส่วนโลหะที่ขาดออกซิเจนภายใต้เครื่องชั่งจะเป็นขั้วบวก และโลหะเปลือยที่มีออกซิเจนสูงจะเป็นแคโทด ไอออนคลอไรด์จะไหลไปยังบริเวณขั้วบวกเพื่อรักษาความเป็นกลางของประจุ และค่า pH ต่ำจากการไฮโดรไลซิสของโลหะภายใต้สเกลจะยับยั้งการส่งผ่านกลับ อัตราการกัดกร่อนสามารถเข้าถึง 0.5-2 มม. ต่อปี ซึ่งเทียบได้กับอัตราการกัดกร่อนในกรด อาจเหลือตะกรันไว้ แต่โลหะที่อยู่ด้านล่างจะละลายกลายเป็นช่องที่เจาะฝัก

เกณฑ์เชิงปริมาณสำหรับการกัดกร่อนของเงินฝากต่ำกว่า-ที่ 90 องศา

ค่าผสม pH-LSI ที่ทำให้เกิดการกัดกร่อนต่ำกว่าปกติใน 1,000 ชั่วโมงถูกกำหนดไว้สำหรับเปลือก 316 ฝัก (Ra=0.4 µm) ในน้ำกระด้างสังเคราะห์ (ความกระด้างของ CaCO3 300 ppm, ความเป็นด่าง 200 ppm, Cl 200 ppm-, ปรับ pH, 90 องศา, ฟลักซ์ความร้อน 5 วัตต์/ซม.2)

Langelier Saturation Index (LSI) pH ที่ 90 องศา (โดยประมาณ) ความหนาของสเกล (หลังจาก 1,000 ชั่วโมง) (ไมครอน) ความพรุนของสเกล (%) ต่ำกว่า-อัตราการกัดกร่อนของคราบ (มม./ปี) เวลาในการเจาะ (ผนัง 1.5 มม.) แนะนำ<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 ปี ใช่ 0-0.5 7.0-7.5 0-20 ไม่มี 0.02-0.05 30-75 ปี ใช่
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 ปีที่ยอมรับได้
0.8 ถึง 1.2 7.8 ถึง 8.1 20 ถึง 50 20 ถึง 30% 0.10 ถึง 0.25 6 ถึง 15 ปีส่วนเพิ่ม 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20% 0.25-0.50 3-6 ปีไม่แนะนำ
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 ปี ไม่ยอมรับ
1.8-2.0 8.7-8.9 80-150 <5% 0.20-0.40 (protective scale) 4-8 years (limited UDC) Transition2.0 >8.9 >150 <3% (dense) <0.05 (sealed, no UDC) >30 ปี (แต่เสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไป) ความเสี่ยงต่อการเกิดความร้อนสูงเกินไป ไม่ใช่ UDC
อิทธิพลของคลอไรด์ต่อความรุนแรงของการกัดกร่อนภายใต้{0}}เงินฝาก

UDC ถูกเร่งอย่างมากด้วยความเข้มข้นของคลอไรด์ อิทธิพลของคลอไรด์ต่อเกณฑ์ LSI วิกฤตสำหรับ UDC ที่ 90 องศาแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) เกณฑ์ LSI เพื่อเริ่มต้น UDC (อายุการใช้งาน 5 ปี) ที่ต้องการ LSI สูงสุดสำหรับอายุการใช้งาน 5 ปี การดำเนินการที่แนะนำ<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 จำเป็นต้องทำให้อ่อนลงหรือยับยั้ง
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 จำเป็นต้องทำให้อ่อนลง; การพิจารณาอัปเกรด
ข้อมูลจำเพาะทางเคมีของน้ำในการป้องกัน UDC ที่ใช้งานได้จริง

เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนภายใต้-การสะสม ขอแนะนำให้ใช้เกณฑ์ทางเคมีของน้ำต่อไปนี้สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบมีเปลือก 316 ที่ 90 องศา:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 แผ่นต่อนาที; ให้ต่ำกว่า 1.2 ถ้าคลอไรด์อยู่ที่ 100-200 ppm; ให้ต่ำกว่า 1.5 ถ้าคลอไรด์อยู่<100 ppm

pH @ 90C: คงไว้ซึ่ง 7.0 - 7.8 (pH ลดลง=สเกลน้อยลง, อันตรายจากการกัดกร่อนทั่วไปมากขึ้น pH ยิ่งสูง=สเกลมากขึ้น, ความเสี่ยงต่อ UDC มากขึ้น)

ความเป็นด่าง: CaCO3 น้อยกว่า 200 ppm เพื่อลดโอกาสในการพัฒนาขนาด

สารยับยั้งตะกรัน – เติมฟอสโฟเนตหรือโพลีอะคริเลต 2-5 ppm หาก LSI > 1.0

ภายใต้-การวินิจฉัยสนามการกัดกร่อนของเงินฝาก

UDC ใต้ระดับแคลเซียมคาร์บอเนตนำไปสู่โพรงครึ่งทรงกลมทั่วไปบนพื้นผิวเปลือก ซึ่งโดยปกติจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-10 มม. โดยที่เกล็ดยังคงติดอยู่หรือถูกเอาออกบางส่วน การถอดตะกรันจะทำให้พื้นผิวโลหะเป็นหลุมดูสว่าง มันวาว แทนที่จะเป็นพื้นผิวที่เป็นตะกรันที่ทื่อ หลุมมักจะมีขอบตัดด้านล่างซึ่งการกัดกร่อนเคลื่อนตัวไปด้านข้างใต้มาตราส่วน ในกรณีของการเกิดตะกรัน-โดยเครื่องทำความร้อนล้มเหลว แต่ไม่มีหลักฐานของการเกิดหลุมในส่วนที่ปราศจากตะกรัน- ควรพิจารณา UDC การวิเคราะห์มาตราส่วนด้วยการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์-มักจะแสดงแคลไซต์หรืออาราโกไนต์ (CaCO₃) ซึ่งบางครั้งก็รวมกับผลิตภัณฑ์ที่มีการกัดกร่อน (Fe₂O₃, Fe₃O₄) คำตอบคือลด LSI ให้เหลือน้อยที่สุด (โดยการลดค่า pH หรือการทำให้น้ำอ่อนลง) หรือเพิ่มสารยับยั้งตะกรันที่เปลี่ยนรูปร่างของผลึกเป็น-สเกลที่ไม่เกาะติดกัน

สรุป: การจัดการ LSI และ pH เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนภายใต้-เงินฝาก

เครื่องทำความร้อนหุ้มด้วยสแตนเลส 316 ในน้ำกระด้าง 90 องศา การก่อตัวของเกล็ดแคลเซียมคาร์บอเนตที่มีรูพรุน ซึ่งสร้างเซลล์เติมอากาศที่แตกต่างกัน เกิดขึ้นเมื่อดัชนีความอิ่มตัวของ Langelier (LSI) อยู่ระหว่าง 0.8 ถึง 1.8 และ pH อยู่ระหว่าง 7.5 ถึง 8.5 . เหนือ LSI 1.8 เกล็ดมีความหนาแน่นและป้องกัน UDC (แม้ว่าความร้อนสูงเกินไปอาจเป็นปัญหาได้) ที่ LSI < 0.8 UDC จะไม่ถูกกระตุ้นโดยการสร้างสเกล ต้องคำนวณ LSI ที่อุณหภูมิการทำงาน ในวิศวกรบริการน้ำกระด้างที่ระบุฝัก 316 ฝัก ต้องรักษา LSI ให้ต่ำกว่า 1.0 เมื่อคลอไรด์เกิน 200 ppm หรือรวมสารยับยั้งตะกรันที่ส่งผลต่อสัณฐานวิทยาของตะกรัน วิธีการที่ให้ไว้ที่นี่มีความเชื่อมโยงระหว่าง pH, LSI และอัตราที่วัดได้ของ UDC ซึ่งช่วยให้ลูกค้าสามารถเลือกเคมีของน้ำที่จะป้องกัน-การกัดกร่อนที่เกิดจากตะกรัน