Како метода електричног уземљења (неуземљена,-уземљена на једном крају или централна-уземљена славина) грејача обложеног титанијумом утиче на ризик од корозије лутајуће струје у проводном електролиту (нпр. 5% НаЦл)?

Основни компромис у дизајну уземљења за проводне електролите
Грејачи обложени титанијумом у проводним електролитима (5% НаЦл раствор, морска вода или разблажене киселине) могу бити подложни корозији лутајуће струје када електрично уземљење ствара нежељене струјне канале. Ако је омотач на различитом електричном потенцијалу од резервоара или раствора, залутале струје ће тећи од плашта грејача до земље кроз електролит. У зависности од шеме уземљења, титанијумски омотач ће бити или анода (кородира) или катода (заштићена). Постоје три типичне конфигурације уземљења: неуземљена (плутајућа), један-уземљен крај (плашт повезан са уземљењем на разводној кутији) и централни-одвојник уземљен (средња тачка жице унутрашњег отпора је уземљена). Свака од метода резултира јасном расподелом потенцијала по дужини омотача и то утиче на локацију и јачину корозије лутајуће струје. Дебљина зида не омета електрохемијску погонску снагу, иако ће то утицати на време до перфорације након иницирања корозије.

Утицај на механички интегритет: Анодне зоне, путање залутале струје
У неуземљеном грејачу (плашт електрично одвојен од земље), нема затвореног кола за лутајуће струје и титанијумски омотач преузима потенцијал отвореног-кола електролита (око -0,2 В у односу на Аг/АгЦл у 5% НаЦл). Не постоји корозија лутајуће струје јер не постоји начин да струја тече. Међутим, статички набој може да се створи и постане опасност од варница у запаљивим атмосферама.

У једном{0}}уземљеном грејачу (уземљен на крају разводне кутије), уземљени крај је на 0 В, а уроњени крај плута на потенцијалу електролита. Градијент може постојати дуж дужине омотача. На уроњеном крају струја тече од електролита до омотача (катодна област, заштићена), док према уземљеном крају струја тече од омотача ка електролиту (анодни регион, кородира). Анодна зона се нормално налази 50-150 мм од уземљеног краја. Брзина корозије у овој зони може достићи 0,5-2,0 мм/годишње у зависности од проводљивости електролита и лутајућег напона.

У централном грејачу са уземљењем (тј. средина жице унутрашњег отпора је уземљена, али не и плашт) плашт је одвојен од уземљења, али унутрашње уземљење жице ствара капацитивну спрегу. У раду наизменичне струје мале струје (микроампери до милиампери) пролазе кроз МгО изолацију до омотача и потом до електролита. Ово узрокује умерену количину лутајуће струје по целој површини плашта стварајући генерализовану корозију од 0,05-0,20 мм годишње.

Утицај на термичке перформансе: Нема директног утицаја
Пренос топлоте и топлотне перформансе су независни од методе уземљења. Електрично уземљење не утиче на расподелу температуре дуж омотача, што је диктирано густином снаге и условима флуида.

Синтеза{0}}компромиса: метода уземљења у односу на ризик од залутале струје
Метода уземљења Локација анодне зоне Типична стопа корозије (мм/год) Дебљина зида (мм) за 5 година рада Ниво ризика
Плутајући (неуземљен) Нема 0.00 0.8 (само механички) Нема (али статичка опасност)
Уземљен на једном крају (разводна кутија) Близу уземљеног краја (50-150 мм) 0.5 - 2.0 мм/годишње 3.5 - 10.5 мм Високо – није могуће
Диелектрична изолација + један крај уземљен Нема (ако је правилно изолован) 0.00 0.8 мм Изолација: Нема
Плашт плутајући (уземљен на централној{0}} славини) Уједначен дуж омотача 0,05 – 0,20 мм/годишње 1,1 – 1,8 мм Ниско до мод
Централна славина уземљена + контрола влаге МгО Уједначена 0,02 – 0,05 мм/годишње 0,9 – 1,1 мм Прихватљиво
Једно{0}}уземљење без диелектричне изолације није применљиво на проводне електролите, јер је локализована стопа корозије у близини уземљеног краја већа од 0,5 мм/годишње, што захтева непрактично дебеле зидове.

Инжењеринг иза зида: Диелектрична изолација и праксе уземљења
За грејаче обложене титанијумом који се користе у проводним електролитима, пожељна пракса је да раде без уземљења (лебдећи) са детекцијом земљоспоја. Грејач је електрично изолован од резервоара помоћу ПТФЕ или ПЕЕК заптивача и чаура. Монитор квара на земљи даје упозорење када струја цурења достигне сигурну границу (обично 5-30 мА). Ово потпуно елиминише корозију лутајућих струја.

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 МΩ на 500 ВДЦ. Или уземљење централног{3}}одвода са пливајућим омотачем даје контролисану лутајућу струју-ниског нивоа која узрокује мању корозију ако је МгО изолација сува и доброг квалитета.

Закључак: неутемељен са ГФЦИ преферираном{0}}дебљином зида је ирелевантан
Метода електричног уземљења грејача обложеног титанијумом у проводљивом електролиту (5% НаЦл) одређује ризик од корозије лутајућих струја која може захтевати непрактично дебеле зидове да би се постигао век трајања од 5 година. Уземљење једног-краја без диелектричне изолације доводи до локалне стопе корозије од 0,5-2,0 мм годишње близу уземљеног краја, што захтева зидове од 3,5-10,5 мм-који нису могући за цеви грејача. Спецификација треба да се односи на неуземљени (плутајући) грејач са заштитом од уземљења (ГФЦИ) и диелектричном изолацијом на прирубници за монтажу. Ово уклања корозију лутајуће струје, омогућавајући нормалну дебљину зида од 1,0-1,2 мм. Ако је потребно уземљење, инсталирајте диелектрични спој и једнокрајно уземљење или користите централно уземљење са сувим МгО доброг квалитета. Обезбедите произвођачу методу уземљења и проводљивост електролита који су потребни да се потврди да је корозија лутајуће струје смањена. Дебљина зида је секундарна варијабла. Главни захтев за дизајн је спречавање лутајуће струје.