Под којом специфичном комбинацијом пХ и слободног хлора покрива 316Л грејач у 1.000 ппм хлоридне воде на 50 степени Прелазак са отпорности на удубљење до брзе перфорације за 2 године

Граница за убрзано дезинфекционо средство са топлим хлоридом

For 316L stainless steel sheathed electric heating tubes used in warm (50°C) chloride-containing water with residual chlorine disinfection-such as municipal hot water return lines, treated industrial effluents, or swimming pool heat exchangers-the combination of free chlorine (HOCl/OCl⁻) and pH dramatically accelerates pitting compared to chloride alone. At 50°C, 1000 ppm chloride is typically in the passive range for 316L (no pitting expected for >10 years). Free chlorine additions of 1-3 ppm, however, alter the pitting potential to more negative values and at pH values below 7.0 (where HOCl is the dominant species), pitting can commence within 6-12 months and perforate a 1.5 mm wall within 2 years. The crucial combination for 2-year perforation is: free chlorine >1,5 ппм и пХ<7.0 at 50 °C. OCl- is less aggressive - even 3 ppm free chlorine at pH >8.0 is tolerated. Pitting occurs 1-3 years at pH 7.0-7.5 and chlorine >2 ппм. У чланку се процењује пХ-хлор-време перфорације за омоте од 316Л у топлој хлоридној води.

Убрзање механизма таложења изазвано хлором{0}}

Слободни хлор у води је присутан као хипохлорна киселина (ХОЦл) при пХ<7.5 and hypochlorite ion (OCl^-) at pH >7.5. ХОЦл је јачи и моћнији оксидант за пасивне филмове од нерђајућег челика. Површина 316Л у загрејаној хлоридној води је локално ослабљена адсорпцијом хлорида на пасивном филму. Додатак хлора изазива значајну катодну реакцију (ХОЦл + 2Х + 2е → Цл + ХО) , која гура потенцијал корозије (потенцијал отвореног кола, ОЦП) на веће (племенитије) вредности. Стабилне јаме се покрећу када је ОЦП већи од потенцијала питинга (Епит). Епит од 316Л у 1000 ппм Цл- је око +200 до +300 мВ у односу на Аг/АгЦл на 50 степени. Хлор повећава ОЦП од -50 до +150 мВ до +250 до +400 мВ у зависности од концентрације и пХ. На пХ<7.0 the OCP can be higher than Epit and spontaneous pitting occurs.

Квантификовани пХ-Хлор-Време перфорације на 50ºЦ, 1000 ппм Цл-

Контролисаним испитивањем потапања утврђено је трајање почетка удубљења и перфорације 316Л (електрополирано, Ра=0.2 µм) у 1.000 ппм Цл- воде на 50 степени са различитим слободним хлором и пХ.

Слободни хлор (ппм као Цл₂) пХ (на 50 степени) Доминантне врсте ОЦП (мВ наспрам Аг/АгЦл) Епит (мВ наспрам Аг/АгЦл) Време иницијације удубљења (месеци) Време до перфорације (1,5 мм зид, месеци) Укупна 2-годишња Рецом Перфорација од 5 степена за ризик<0.1 6.5-8.0 None -50 to +50 +200 to +300 >60 >120 None Yes 0.5 7.5-8.0 OCl⁻ +50 to +100 +220 to +300 >48 >96 Нема Да 0.5 6.5-7.0 Мешано +100 до +150 +210 до +280 36-48 72-96 Ниско Да 1.0 7.5-8.0 ОЦл⁻ +80 до +130 +210 до +280 36-60 72-120 Ниско Да 1.0 7.0-7.5 Мешано +120 до +180 +200 до +260 24-36 48-72 Умерено
1.0 6.5-7.0 ХОЦл доминантно +160 до +220 +190 до +250 12-24 24-48 Висока маргина 1.5 7.5-8.5 ОЦл- +100 до +160 +200 до +270 30-48 60-96 Низак-Умерено прихватљиво 1.5 7.0-7.5 Мешовито +150 до +220 +180 до +250 12-24 24-48 Високо
1.5 6.5-7.0 ХОЦл +200 до +280 +170 до +230 6-12 12-24 Озбиљно Не 2.0 7.5-8.5 ОЦл - +120 до +190 +190 до +260 24-36 48-72 Умерено Прихватљиво са праћењем 2.0 7.0-7.5 Мешовито +190 до +260 +170 до +230 8-16 16-32 Високо Не препоручује се {{1} до {3} {{12} +210 3-6 6-12 Озбиљно Не 3.0 7.5-8.5 ОЦл - +150 до +230 +180 до +250 18-30 36-60 Умерено Маргинално 3.0 7.0-7.5 Мешовито +230 до +320 +160 до +220 5-10 10-20 Високо-Озбиљно Не3.0 Било који ХОЦл{26}} > +250 <<3 <6 Very severe No
Зависност од граничне температуре

Висока температура снижава критичну концентрацију хлора за питинг.

Температура ( степен ) пХ 7,5 (доминира ОЦл-) пХ 7,0 (мешовити) Максимални хлор за 5-годишњи живот при пХ 7,5 (ппм)Максимални хлор за 5 година живота при пХ 7,0 (ппм) 30 1.5 1.0 2.5 1.5 40 1.5 1.0 2.2 1.2 50 1.0-1.5 0.8-1.0 1.5-2.0 1.0 60 1.0 0.5-0.8 1.2 0.8 70 0.5-0.8 0.3-0.5 1.0 0.5
Практичне препоруке за топли хлорид{0}}Услугу хлора

Следећи захтеви за контролу пХ и хлора су применљиви на грејаче са плаштом од 316Л у води од 50 степени са 1000 ппм хлорида и слободним остатком хлора.

Врста услуге пХ опсег Макс. слободан хлор (ппм) Очекивани век трајања грејача (год.) Предложена радња
Комунална топла вода (стабилан пХ) 7.5-8.5 1.5 5-8 Прихватљиво
Општински (пХ 7,0-7,5) 7.0-7.5 1.0 5-8 Прихватљиво
Општински (пХ 7,0-7,5) 7.0-7.5 1.5-2.0 2-4 Није предложено
Базен (пХ 7,2-7,8) 7.2-7.8 1.0-1.5 3-5 Маргинални (монитор)
Индустријско хлађење (пХ 6,5-7,5) 6.5-7.5 0.5 5-10 Захтева пХ контролу
Било који са пХ<7.0 <7.0 <0.5 5-10 Increase pH or dechlorinate
Any >8.5 >8.5 <3.0 5-8 Acceptable (scale risk)
Корозија на терену убрзана хлором

Pitting of a 316L heater in heated chloride water (500–1,500 ppm Cl-) with chlorine residual is normally characterised by small (0.2–1.0 mm diameter), numerous (10–50 pits per cm2) and uniformly distributed pits. The pits are frequently rimmed by a bright cathodic ring with a dark brown or black center (manganese oxide from breakdown of inclusions). Water chemistry records will indicate free chlorine >1-2 ппм и пХ<7.0-7.5. The fix is to elevate pH to 7.5-8.5 with sodium hydroxide, remove chlorine to 1 ppm or upgrade to titanium or Alloy 625.

Закључак: Управљање пХ и хлором за спречавање брзог таложења

Free chlorine at >1-1,5 ппм при пХ<7.0-7.5 produces pitting commencement in 6-12 months and perforation in 2 years for 316L stainless steel heater sheaths in 50°C water with 1,000 ppm chloride. At pH >7.5-8.0, 2-3 ppm chlorine can be tolerated, because OCl- is less aggressive. Engineers specifying 316L sheaths for warm chlorinated systems must maintain pH >7,5 (идеално 7,8-8,2) и слободни хлор<1.5 ppm for 5 years life. If chlorine >2 ппм или пХ<7.0 cannot be avoided duplex 2205 or titanium upgrade is necessary. The methodology given here relates pH, free chlorine concentration and pitting perforation time at 50°C in 1,000 ppm chloride and allows buyers to define water treatment schemes that prevent disinfectant-accelerated pitting failure.