ความกว้างของช่องว่างรอยแยกที่สำคัญระหว่างปลอกฮีตเตอร์สแตนเลส 316 และหน้าแปลนยึดนั้นเริ่มต้นการเร่งการเกิดรูพรุนในน้ำคลอไรด์ 200 ppm ที่ 80 องศา

ขีดจำกัดทางเรขาคณิตของการสูญเสียออกซิเจนและความเป็นกรดเฉพาะที่

รอยแตกระหว่างปลอกและส่วนประกอบติดตั้งเป็นจุดที่ไวต่อการกัดกร่อนเฉพาะจุดของเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มหุ้มสแตนเลส 316 ที่ติดตั้งผ่านหน้าแปลนหรือผนังถัง เมื่อช่องว่างของรอยแยกลดลงเหลือความกว้างวิกฤต โดยทั่วไประหว่าง 0.1 มม. ถึง 0.5 มม. ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและอุณหภูมิของคลอไรด์ ปริมาณน้ำที่ไหลเข้ามาจะถูกจำกัด และออกซิเจนจะหมดลงจากรอยแยก ต่อมาความเข้มข้นของคลอไรด์จะเพิ่มขึ้นและ pH ลดลง ส่งผลให้เกิดการกัดกร่อนของรูพรุนและรอยแยกได้เร็วขึ้น เปลือก 316 ที่มีช่องว่างของรอยแยกน้อยกว่า 0.3 มม. ในน้ำคลอไรด์ 200 ppm จะเริ่มการกัดกร่อนของรอยแยกใน 6-12 เดือนที่ 80 องศา แต่ปลอกที่เหมือนกันซึ่งมีช่องว่างของรอยแยกมากกว่า 0.5 มม. จะเริ่มการกัดกร่อนเป็นเวลา 5+ ปี บทความนี้ประมาณความกว้างของช่องว่างรอยแยกที่จำเป็นสำหรับปลอก 316 ปลอกภายใต้สถานการณ์น้ำร้อนทั่วไป และให้เกณฑ์การออกแบบสำหรับการติดตั้งแบบไม่มีรอยแยก

กลไกไฟฟ้าเคมีสำหรับการเริ่มต้นการกัดกร่อนของรอยแยก

การกัดกร่อนตามรอยแยกของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 เกิดขึ้นเมื่อรูปทรงของรอยแยกขัดขวางการถ่ายเทออกซิเจนแบบหมุนเวียนและแบบกระจายจากสารละลายเทกองไปยังพื้นผิวโลหะภายในรอยแยก ออกซิเจนถูกใช้โดยกระบวนการแคโทดิก (การลดออกซิเจน) ภายในรอยแยก และความเข้มข้นของออกซิเจนในท้องถิ่นจะลดลงจนใกล้ระดับศูนย์ในขณะที่สารละลายปริมาณมากถูกเติมอากาศ ความต่างศักย์นี้ทำให้เกิดเซลล์กัลวานิก ขอบด้านนอกของรอยแยก (ที่มีออกซิเจนสูง) จะกลายเป็นแคโทด และด้านในของรอยแยก (ไม่มีออกซิเจน) จะกลายเป็นขั้วบวก ไอออนของคลอไรด์จะถูกดึงดูดเข้าไปในรอยแยกเพื่อทำให้ประจุเป็นกลาง ทำให้มีความเข้มข้น 10-100 เท่าของความเข้มข้นทั้งหมด การไฮโดรไลซิสพร้อมกันของไอออนโลหะที่ละลาย (Fe 3+ , Cr 3+ ) จะสร้างไฮโดรเจนไอออนและลดค่า pH ในท้องถิ่นลงเหลือ 2-4 มีการศึกษาผลของคลอไรด์สูงและ pH ต่ำต่อการสลายฟิล์มพาสซีฟบน 316 เพื่อเริ่มต้นการละลายขั้วบวกอย่างรวดเร็ว ความกว้างของช่องว่างที่สำคัญคือความกว้างของช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดที่การแพร่กระจายของออกซิเจนไม่สามารถชดเชยการใช้ออกซิเจนได้ ในการตั้งค่าแบบคงที่หรือการไหลต่ำ ช่องว่างที่สำคัญโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 0.3 ถึง 0.5 มม. ช่องว่างที่มีขนาดใหญ่กว่า 0.5 มม. ช่วยให้ออกซิเจนผ่านได้เพียงพอเพื่อรักษาสภาวะเฉื่อยไว้ หากช่องว่างกว้างน้อยกว่า 0.3 มม. ช่องว่างเหล่านั้นจะถูกกำจัดออกซิเจนภายในไม่กี่ชั่วโมงหรือหลายวัน และจะถูกกัดกร่อนจากรอยแยกแม้ในน้ำที่มีคลอไรด์ต่ำ

เกณฑ์สำหรับการกัดกร่อนตามรอยแยกที่ 316 ที่ 80 องศาในปริมาณคลอไรด์ 200 ppm

การทดสอบอย่างเป็นระบบกับตัวสร้างรอยแยกที่มีความกว้างของช่องว่างที่ควบคุมบนแผ่นเหล็กสแตนเลส 316 ซึ่งเป็นตัวแทนของพื้นผิวเปลือกเครื่องทำความร้อนในน้ำคลอไรด์มวลเบา 200 ppm ที่ 80 องศา ได้กำหนดช่องว่างรอยแยกที่สำคัญสำหรับการเริ่มต้นการกัดกร่อนของรอยแยก การทดสอบใช้เวลา 12 เดือน โดยหน่วยต่างๆ จะแยกออกจากกันเป็นระยะๆ และตรวจสอบการโจมตี ผลลัพธ์แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันของความกว้างของช่องว่างจาก 0.4 มม. เป็น 0.5 มม. การกัดกร่อนตามรอยแยกเริ่มขึ้นในชิ้นงานทั้งหมดที่ขนาดหรือต่ำกว่า 0.4 มม. ภายใน 6 เดือน ช่องว่าง .5 มม. หรือใหญ่กว่านั้นปราศจากการโจมตีตลอด 12 เดือน จากการคาดการณ์ถึงการให้บริการที่ยาวนานขึ้น ช่องว่าง 0.5-0.8 มม. อาจเริ่มโจมตีได้หลังจากผ่านไป 3-5 ปี เมื่อมีสารเคมีในน้ำที่ไม่เป็นมิตรหรือวงจรความร้อนที่ทำให้เกิดความเข้มข้น ระยะเวลาโดยละเอียดในการเริ่มต้นการกัดกร่อนตามรอยแยกสำหรับปลอก 316 ปลอกมีให้ในตารางด้านล่างตามฟังก์ชันของความกว้างของช่องว่าง ความเข้มข้นของคลอไรด์ และอุณหภูมิ

ความกว้างของช่องว่างตามรอยแยก (มม.) ความเข้มข้นของคลอไรด์ (ppm) อุณหภูมิ ( องศา ) เวลาที่เริ่มเกิดการกัดกร่อนของรอยแยก ระยะเวลาจนถึงการเจาะ (ผนัง 1.5 มม. หลังจากเริ่มต้น) แนะนำให้ใช้บริการ 5 ปี<0.1 (tight contact) 200 80 <1 month 3-6 months No 0.1-0.2 200 80 1-3 months 3-6 monthsNo 0.2-0.3 200 80 3-6 months 6-12 months No
0.3-0.4 200 80 6-9 เดือน 9-18 เดือน ไม่มี 0.4-0.5 200 80 9-12 เดือน 12-24 เดือน ส่วนเพิ่ม
0.5-0.7 200 80 >24 เดือน (อาจยังไม่เริ่ม) -ใช่ (พร้อมสอบ)
0.7-1.0 200 80 >60 เดือน - ใช่1.0 (เปิดช่องว่าง) 200 80 ไม่มีการกัดกร่อนตามรอยแยก - ใช่
0.5-0.7 500 80 6-12 months 12-18 months No 0.5-0.7 200 60 >60 เดือนครับ
0.3-0.5 200 60 12-24 เดือน 24-36 เดือน ยอมรับได้ด้วยการตรวจสอบรอยแยกทางเรขาคณิตในชุดประกอบเครื่องทำความร้อน

สำหรับเครื่องทำความร้อนแบบแช่หน้าแปลน องค์ประกอบการออกแบบที่พบบ่อยสามประการจะทำให้เกิดรอยแยกที่มีความกว้างของช่องว่างซึ่งมักจะต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤต อย่างแรกคือข้อต่อแบบอัดหรือหน้าแปลนแบบปะเก็น โดยที่ปลอกจะผ่านซีลยางหรือ PTFE ซึ่งถูกอัดเข้ากับโลหะ แรงกดจากการสัมผัสสามารถลดช่องว่างได้เกือบเป็นศูนย์ที่จุดสัมผัส ในขณะที่พื้นที่ถัดจากจุดสัมผัสอาจยังคงมีช่องว่าง 0.1-0.2 มม. ประเภทที่สองคือบูชแบบเชื่อมหรือแบบเกลียวซึ่งมีปลอกหุ้มอยู่ในบล็อกหน้าแปลนโดยมีรูระยะห่าง 0.2-0.3 มม. การกวาดล้างนี้อยู่ในช่วงรอยแยกวิกฤตที่จำเป็นสำหรับการประกอบ ประการที่สามคือตะกรันหรือเศษซากที่สะสมระหว่างปลอกและแผ่นท่อที่รัดแน่น ช่วยลดช่องว่างที่ใหญ่กว่าไปยังเครือข่ายของรอยแยกที่วิกฤตย่อย การออกแบบเครื่องทำความร้อนใหม่กำหนดช่องว่างขั้นต่ำ 1.0 มม. (โดยใช้บุชชิ่งที่มีระยะห่าง 1.0-1.5 มม.) เพื่อลดโอกาสที่จะเกิดการกัดกร่อนของรอยแยก การออกแบบที่มีอยู่ซึ่งใช้หน้าแปลนแบบทึบจะต้องถูกแทนที่ด้วยขายึดหรือแคลมป์รองรับแบบเปิด โดยที่ปลอกจะเชื่อมต่อที่จุดแยกกัน (จุดสัมผัสสามหรือสี่จุดโดยมีช่องว่างเปิดอยู่ที่อื่น) ซึ่งรบกวนรูปทรงของรอยแยกที่ต่อเนื่องกัน

กลยุทธ์การบรรเทาผลกระทบสำหรับช่องว่างที่สำคัญที่หลีกเลี่ยงไม่ได้

หากพารามิเตอร์การออกแบบจำเป็นต้องมีช่องว่างรอยแยกน้อยกว่า 0.5 มม. เช่น ในซีลหน้าแปลนแรงดันสูงซึ่งจำเป็นต้องมีความคลาดเคลื่อนที่เข้มงวด จะมีการใช้มาตรการบรรเทาสามประการเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของรอยแยก สิ่งแรกและประสบความสำเร็จมากที่สุดคือการใช้ปะเก็นโพลีเมอร์หรืออีลาสโตเมอร์ที่ป้องกันไม่ให้น้ำออกจากรอยแยกโดยสิ้นเชิง ไม่มีอิเล็กโทรไลต์เข้าไปในรอยแยก และด้วยเหตุนี้ความเข้มข้นของคลอไรด์และการสูญเสียออกซิเจนจึงถูกหลีกเลี่ยงได้ด้วยการปิดแบบกันน้ำโดยปะเก็น PTFE หรือ EPDM ที่ถูกบีบอัด วิธีนี้ต้องการให้วัสดุปะเก็นต้องเข้ากันได้กับอุณหภูมิของเหลว (EPDM สูงถึง 120 องศา , PTFE สูงถึง 250 องศา ) แนวทางที่สองคือเลือกโลหะผสมที่ทนทานต่อรอยแยกมากขึ้น-สำหรับปลอกที่จุดติดตั้ง โดยใช้ชิ้นส่วนทรานซิชันแบบเชื่อมของอัลลอย 625 หรือไทเทเนียม วัสดุเหล่านี้มีช่องว่างวิกฤตน้อยกว่า 0.1 มม. ดังนั้นแม้แต่ช่องว่างที่แน่นก็ไม่สามารถเริ่มการโจมตีได้ ตัวเลือกที่สามคือการป้องกัน cathodic ถ้าเปลือกเครื่องทำความร้อนถูกเชื่อมติดกับสังกะสีแบบบูชายัญหรือขั้วบวกอะลูมิเนียม ศักย์ไฟฟ้าภายในรอยแยกสามารถลดลงต่ำกว่าศักย์ไฟฟ้าแบบรูพรุนได้ แต่ต้องมีการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะของไฮโดรเจนในฝัก

การระบุการกัดกร่อนตามรอยแยกบนเครื่องทำความร้อนที่ติดตั้งในสนาม

ในเครื่องทำความร้อนบริการจะแสดงการกัดกร่อนตามรอยแยกบนหน้าแปลนติดตั้งเป็นวงแหวนของรูพรุนหรือการสูญเสียทั่วไปที่อยู่ติดกับหน้าแปลนหรือปะเก็น โดยทั่วไปจะอยู่ห่างจากจุดที่สัมผัส 1 ถึง 5 มม. การโจมตีมักจะลึกที่สุดเมื่อช่องว่างของรอยแยกเล็กที่สุด หากคุณดูใต้หน้าแปลนที่แยกชิ้นส่วน คุณอาจเห็นว่าบริเวณที่สึกกร่อนนั้นเป็นแถบหลุมสีเข้มและไม่มีโลหะสว่างให้เห็น ผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมักประกอบด้วยเกลือนิกเกิลคลอไรด์สีเขียว หากเครื่องทำความร้อนเปิดบริการมานานกว่า 1-2 ปี และน้ำมีคลอไรด์มากกว่า 100 ppm ควรสงสัยว่าจะมีการกัดกร่อนตามรอยแยกทุกครั้งที่ถอดเครื่องทำความร้อนแบบหน้าแปลนออกไม่ว่าด้วยเหตุผลใดก็ตาม ในการเปลี่ยนเครื่องทำความร้อนใหม่จะต้องวางโดยมีช่องว่างแบบเปิด (ระยะห่างมากกว่าหรือเท่ากับ 1.0 มม.) หรือปะเก็นปิดผนึกสนิทไม่ให้อิเล็กโทรไลต์เข้าไป

สรุป: บริการที่เชื่อถือได้โดยไม่ต้องติดตั้งตามซอกมุม

การกัดกร่อนของรอยแยกเริ่มต้นในเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มที่ห่อหุ้มด้วยสแตนเลส 316 ในน้ำคลอไรด์ 200 ppm ที่ 80 องศา สำหรับความกว้างของรอยแยกที่ต่ำกว่า 0.5 มม. ในช่วง 12 เดือนและมีการเจาะเกิดขึ้นภายใน 24 เดือน หากช่องว่างมากกว่า 0.7 มม. เครื่องจะรับประกันการบริการโดยปราศจากปัญหา 5+ ปี เมื่อเลือกเครื่องทำความร้อนแบบหน้าแปลน คุณมีสามทางเลือก: ออกแบบตัวยึดเพื่อให้คุณมีระยะห่างอย่างน้อย 1.0 มม. ระหว่างปลอกและพื้นผิวโลหะที่อยู่ติดกัน ใช้ปะเก็นปิดผนึกอย่างเต็มที่เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำเข้าสู่บริเวณรอยแยก หรืออัพเกรดวัสดุของปลอกให้เป็นโลหะผสม-ที่ทนทานต่อรอยแยกมากขึ้นที่อินเทอร์เฟซ แนวทางที่ให้ไว้ในที่นี้ช่วยให้ผู้ซื้อสามารถระบุรูปทรงในการติดตั้งเพื่อหลีกเลี่ยงสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวก่อนเวลาอันควรในเครื่องทำความร้อนแบบจุ่มหน้าแปลน 316 ที่ทำงานอยู่ในคลอไรด์-ที่รองรับน้ำร้อนโดยเชื่อมโยงความกว้างของช่องว่างตามรอยแยกกับกรอบเวลาเชิงปริมาณที่จะเริ่ม