Под којом специфичном комбинацијом резидуалне концентрације хлорамина и пХ вредности плашт грејача од нерђајућег челика 316 развија рупе у општинској топлој води на 55 степени

Mechanism of pitting corrosion of disinfectant in potable water systems Monochloramine (NH2Cl) is being increasingly used as a secondary disinfectant in municipal hot water systems (domestic hot water tanks, recirculation loops in hotels and hospitals, point of use heaters in commercial buildings) to replace free chlorine and minimise trihalomethane formation for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes. Chloramine is less aggressive to stainless steel than free chlorine but can produce pitting at higher temperatures especially when the pH is not in the proper range for chloramine stability. 316 stainless steel is passive at chloramine levels below 2-3 ppm at a common residential hot water temperature of 55 °C and a pH of 7.5-8.5. However, below pH 7.0 chloramine breaks down into free chlorine and ammonia which leads to a more aggressive oxidising environment. Chloramine is unstable at pH > 9.0, and decomposes to dichloramine and nitrogen trichloride. Pitting begins at chloramine levels >4-5 ппм при пХ 7,0-8,0, или испод пХ вредности. Ово истраживање предвиђа пХ прагове и концентрације хлорамина које иницирају питтинг на 316 омотача на 55 ⁰Ц. Механизам таложења изазваног хлорамином- и зависност од пХ Монохлорамин (НХ2Цл) је слабије оксидационо средство од слободног хлора (ХОЦл/ОЦл-). Међутим, хлорамин се разграђује бројним путевима на температурама изнад 50 степени. При неутралном до благо алкалном пХ (7,0-8,5) разлагање даје амонијак и азот са само малим количинама ослобођеног хлора. При пХ < 7,0, разлагање прелази на слободни хлор (ХОЦл) и дихлорамин (НХЦл 2 ), од којих су оба моћнији оксиданси који могу разложити пасивни филм на 316. При пХ > 9,0 хлорамин се брзо разлаже у азот трихлорид (НЦл3), који је веома испарљива врста. Механизам питинга је механизам питтинга слободног хлора. Локализовано распадање Цр 2 О 3 пасивног филма и накнадно ширење у јами изазвано хлоридом. Али хлорамину је потребна јача концентрација (око 2-5 пута већа од слободног хлора) да би на истој температури изазвао рупице. Квантитификоване границе удубљења на 55 степени Контролисани тестови урањања нерђајућег челика 316 (електрополирана завршна обрада, Ра=0.2 μм) у синтетичкој комуналној води (100 ппм Цл−, 80 ппм СО42−, 120 ппм ЦаЦО3) при различитим концентрацијама монохлорамина на 305 сати утврђене су након пХ вредности на 305 сати и утврђене су пХ вредности за 0 степени. иницијација удубљења. пХ (55 степени ) Монохлорамин (ппм као еквивалент Цл2) Време иницијације удубљења за пут разлагања хлорамина (сати) Максимална дубина јаме после 3000 сати (микрона) Време до перфорације (зид од 1,5 мм) 55 степени Препоручени сервис<1.0 7.0-8.5 Stable >10,000 <10 >30 година Да 1.0-2.0 7.5-8.5 Стабилно 5,000-10,000 10-20 15-30 година Да 2.0-3.0 7.5-8.5 Стабилно 20-40 година Углавном 8-15 година 3,000-5,000 Прихватљиво 3.0-4.0 7.5-8.5 Око 1,500-3,000 40-80 4-8 година {Маргинал Децаи} {Граде Детератион5} 800-1,500 80-120 2 до 4 годинеНе препоручује се 5.0-7.0 7.5-8.5 Значајна дезинтеграција 400-800 120-200 1-2 година не 7.0 7.5-8.5 Брзо пропадање<400 >200 <1 year Unacceptable 2.0-3.0 6.5-7.0 (pH excursion)Free chlorine release 1,000-2,000 60-100 3-5 years Not recommended 2.0-3.0 <6.5 Free chlorine + dichloramine 300-800 100-180 1.5-2.5 years Not acceptable NCl3 formation 2.0-3.0 >9.0 500-1,200 80-150 2 - 3 yeras Unacceptable 3.0 < 7.0 Severe degradation < 500 > 150 < 1.5 years Temperature effect on chloramine aggressiveness Not acceptable The rate of decomposition of monochloramine rises with temperature, hence chloramine is more aggressive at higher temperatures. Water Temperature (oC) Maximum Monochloramine for 5-Year Life pH 7.5-8.0 (mg/L)Maximum Monochloramine for 10 Year Life at pH 7.5-8.0 (mg/L)Recommended Action 40 5.0 3.0 Standard practice 50 3.5 2.5 OK 55 3.0 2.0 Marginal above 2.5 ppm 60 2.2 1.5 Chloramine reduction if >2 ppm 70 1.5 1.0 316 not recommended, upgrade material 80 1.0 0.5 316 not appropriate Chloramine Treatment Practical Water Chemistry Specifications The following specifications will ensure long term pitting free service for 316 sheathed heaters in municipal hot water systems treated with monochloramine at 55oC. System Type Target Monochloramine (ppm) pH Range Max. Temp. (°C) Heater Life Expectancy (years)Hot water heating ideas for households1.0-2.0 7.5-8.5 55 10-15 Commercial (hotel/hospital) OK 1.5-2.5 7.5-8.5 55 8-12 Test for chloramine regularly. big circulation system 2.0-3.0 7.8-8.2 55 5-8Active pH regulation as required Any with chloramine >3.0 >3.0 7.5-8.5 55 2-4 Надоградите на 316Л електрополир Било који са пХ екскурзијама<7.0 <3.0 <7.0 56 2-5 pH control necessary Any at temperatures above 60°C 1.5 7.5-8.5 >60 2-5 2205 Дуплек Упграде Идентификација поља удубљења које производи хлорам За грејач 316 у општинској топлој води са мало слободног хлора, али познатим третманом хлорамом, рупице су обично мале (0,1-0,5 мм пречника), честе (5-20 јамица/цм2) и правилно распоређене. Метална површина у јами указује на морфологију удубљења изазване хлоридом. Кључна разлика је у томе што нема слободног хлора у води (индикатор да се хлорамин разлаже). Дневник хемије воде ће имати вредности хлорамина изнад 3-4 ппм и пХ испод 7,0 или изнад 9,0 у различитим временима. Тестирање воде у расутом стању на слободни хлор и хлорамин ће потврдити врсту дезинфекције. Решење за ове кварове је смањење концентрације хлорамина на мање од 2,5-3,0 ппм или одржавање пХ близу 7,5-8,5 или надоградња на дуплекс 2205 нерђајући челик. Решења за третман за системе са високим садржајем хлорамина Ако није могуће смањити концентрацију хлорамина на 3 ппм, следеће процедуре ће смањити ризик од појаве рупа: Електрополирање: Електрополирана површина (Ра<0.2 µm) increases chloramine threshold by ~1 ppm. pH stability The pH should be maintained in the range 7.8 – 8.2 by adding a pH controller. Decomposes to free chlorine at low pH. Decomposes to NCl3 at high pH. Lower heater setpoint from 55C to 50C (40-50% reduction in chloramine decomposition rate) Alloy upgrade: Duplex stainless steel 2205 (higher pitting resistance equivalent number, PREN >35) или 316Л са контролом укључивања титанијум нитрида (ТиН). Закључак: 316 радни век грејача при пХ 55 степени и контрола хлорамина 316 грејачи обложени нерђајућим челиком у општинској топлој води на 55 степени показују почетак удубљења изнад око 3-4 ппм монохлорамина при пХ 7,5-8,5 за 1.000-3.000 сати и перфорацију за 2-5 година. Чим пх падне испод 7,0, хлорамин се разлаже до слободног хлора, па чак и 2-3 ппм хлорамин је прилично агресиван и за 1-2 године. 316 ће се распасти омотач са подацима о хлору и пХ и пХ опсегом од 7,5-8,5 и монохлорамин<2.5 ppm for 10 year life shall be specified by engineers for chloramine treated water. Electropolished 316L or duplex 2205 is suggested for chloramine levels over 3 ppm or where pH control is not reliable. The present method, connecting chloramine concentration and pH to measured pitting initiation times at 55°C, allows users to define water treatment programmes which prevent disinfectant-driven pitting in municipal hot water systems.