Која максимална концентрација бромида на температури омотача од 80 степени изазива таложење цеви грејача од 316 нерђајућег челика у присуству 200 ппм хлорида

Синергистички халогени ефекат: бромид као акцелератор талог

Бромид игра неуобичајено агресивну улогу у корозији 316 електричних грејних цеви умотаних од нерђајућег челика уроњене у воду која садржи и хлоридне и бромидне јоне, као што су слана вода, боћата вода или индустријска расхладна вода третирана биоцидима на бази брома{1}}. Хлорид је добро-познати агенс за питтинг, међутим бромид може да смањи потенцијал питтинга од 316 и да повећа темпо почетка таложења чак и при концентрацијама 10-100 пута нижим од хлорида. Додавање само 10 ппм бромида у воду која садржи 200 ппм хлорида смањује време индукције удубљења за 50-70% на температури омотача од 80 степени. Синергистички ефекат је стварање јамичастих делова при концентрацијама хлорида где би 316 био пасиван при дозама бромида преко 50 ппм. Овај рад израчунава граничну концентрацију бромида за почетак питинга на 316 омотача у мешовитим халогенидним окружењима.

Механизам синергизма бромида{0}}индукованог питинга

Јони бромида су већи и поларизабилнији од хлоридних јона и тако се могу јаче адсорбовати на површини пасивног филма. Облога од хром-оксида се уништава након адсорпције формирањем растворљивих бромо-комплекса. Међутим, сам бромид је мање ефикасан агенс за удубљење од хлорида у истим концентрацијама, пошто његова већа величина смањује његову покретљивост у јамама за раст. Синергија се постиже када су присутна оба халогенида: хлорид обезбеђује агресивно окружење унутар јаме (висока концентрација, висока покретљивост, низак пХ), а бромид смањује потенцијал при којем се пасивни филм разбија, омогућавајући јамама да почну са знатно нижим укупним концентрацијама халогенида. Потенцијал питтинга (Е_пит) од 316 у мешаним растворима хлорида-бромида је линеаран: Е_пит=Е_0 - к_Цл × лог[Цл⁻] - к_Бр × лог[Бр⁻], при чему је к_Бр ~3-5 пута већи од к_Цл де брома, што значи да је сваки к_Цл де три- 5 пута већи од него сваки ппм хлорида у смањењу отпорности на питинг.

Измерени прагови за удубљење у мешаној води са хлоридом-бромидом на 80 степени

Следеће границе иницијације точака су одређене из контролисаних потенциостатских тестова на нерђајућем челику 316 (електрополирани завршни слој) у 200 ппм раствора хлорида са различитим концентрацијама бромида на 80Ц, после 1000 сати.

Концентрација бромида (ппм) Концентрација хлорида (ппм) Укупни халид (ппм) Време иницијације удубљења (сати, 80 степени) Максимална дубина јаме после 1000 сати (µм) Време до перфорације (1,5 мм зид) Препоручено за сервис од 80 степени<1 200 <201 >10,000 <10 >30 yearsYes 1-5 200 201-205 5,000-10,000 10-30 15-30 years Yes 5-10 200 205-210 2,500-5,000 30-60 8-15 yearsAcceptable with supervision 10-20 200 210-220 1,000-2,500 60-120 4-8 years Marginal 20-30 200 220-230 500-1,000 120-200 2-4 yearsUnacceptable Unacceptable 200-500 200-350 1-2 years 200 230-250 30-50 100-200 350-600 6-12 months 200 250-300 50-100 >Not recommended100 200 >300 <100 >600 <6 months Unacceptable
Како температура утиче на агресивност бромида

Штета изазвана бромидом брзо расте са топлотом. За 5-годишњи животни век, максимална дозвољена концентрација бромида је приближно 50 ппм (са 200 ппм Цл⁻) на 60 степени. На 80 Ц пада на 10-15 ппм. Питтинг се примећује на 90 степени за 2-3 године чак и са 5 ппм бромида.

Температура (степен) Макс. бромид за 5-годишњи живот (са 200 ппм Цл-присутно, ппм) Предложена радња
50 > 100 (бесконачно)60 50 Нема посебне акције 70 25 Прихватљиво 80 12 Смањите бромид или побољшајте легуру 90 5 316 маргинално; надоградите на дуплекс 100<2 316 unsuitable
Практични критеријуми квалитета воде за сервис са бромидом

За 316 обложених грејача у водама које садрже и хлориде и бромиде, за измерене количине бромида важе следећи стандарди.

Концентрација бромида (ппм) Концентрација хлорида (ппм) Максимална температура омотача (степен) за препоручени материјал од 5 година<5 <500 90 316 (electropolished) 5-10 <300 85 316L with monitoring 5-10 300-500 75 316L marginal; consider duplex
10-25 <200 75 Duplex 2205 10-25 200-500 65 Duplex 2205 25-50 <200 65 Duplex 2205 or Alloy 825 >50 Било који Титанијум или легура Ц-276
Идентификација питтинг поља индукованог бромидом

Синергијске јаме бромида-хлорида су често полулоптасте са глатким, бриљантним унутрашњим деловима, уместо кристалографских фасета које се виде у хлоридним-само удубљењима у 316. Густина рупица је често већа (10-50 рупица/цм2) од {10 питтинга хлорида{10}{9} јаме/цм2). Енергетска дисперзивна рендгенска спектроскопија (ЕДС) продуката корозије унутар јама често открива и хлор и бром. За грејаче који рано кваре у води са умереним хлоридом (200-500 ппм), али неочекивано ниским укупним халогенидима, треба проценити бромид. Многи објекти за пречишћавање воде који користе биоциде на бази брома (нпр. БЦДМХ) задржавају нивое заосталог брома који се након дезинфекције претварају у бромидне јоне.

Закључак: Управљање бромидом - невидљивом претњом продирања

For 316 stainless steel encased heaters in 80°C water with 200 ppm chloride, pitting initiation time is reduced from >10.000 сати до 1.000-2.500 сати за концентрације бромида преко 10-15 ппм, што доводи до перфорације за 2-4 године. Сваки ппм бромида је отприлике три до пет пута штетнији од еквивалентног ппм хлорида. Када специфицирају 316 омотача у сланој води, бочаћој води или расхладној води третираној биоцидима, инжењери морају да имају анализу бромида као и тестове хлорида. За бромид > 10 ппм, препоручује се надоградња на дуплек 2205 или електрополирани 316Л са смањеном густином снаге. Оквир који је овде предложен омогућава купцима да повежу садржај бромида са квантификованим трајањем почетка питинга и тако открију и ублаже овај често скривени синергист у услугама грејања са мешаним халогенидом.