Зашто грејач титанијума у мешавини етилен гликола/воде 50/50 са 500 ппм хлорида на 90 степени брже поквари због корозије пукотина него због равномерног разређивања?
Остави поруку
Комбинације етилен гликол/вода (50/50 вол%) се често користе као флуиди за пренос топлоте у соларним термалним системима, ХВАЦ и хлађењу мотора. На 90 степени, 500 ппм хлорида из поквареног гликола или воде за шминкање је непријатељски према титанијуму. Иако је титанијум веома отпоран на уједначену корозију у овој мешавини, са стопама корозије испод 0,02 мм годишње, квар је првенствено последица корозије у пукотинама на носачима цеви, прирубницама и заптивкама. Геометрија пукотина доводи до повећања концентрације хлорида и смањења концентрације кисеоника, док производи разградње гликола (гликолна киселина, мравља киселина) смањују локални пХ. Стопе ширења корозије у пукотинама су 0,3-1,0 мм/годишње, 15-50 пута брже од равномерног стањивања. Квар је прилично ограничен и долази до перфорације док је 95% површине цеви остало нетакнуто.
Механизам доминације пукотина у смешама гликол/вода
У расутом раствору, етилен гликол повећава вискозитет, што смањује дифузију кисеоника. Стабилност пасивног филма је загарантована довољним концентрацијама кисеоника и умерених хлорида. У пукотини (нпр. испод ПТФЕ носача или на заптивки) кисеоник се брзо исцрпљује катодним процесима и не доводи се. Хлориди дифундују у пукотину да би очували електричну неутралност и достигли нивое од 2.000 до 10.000 ппм. Гликол се термички разлаже на 90 степени до органских киселина (гликолне, мравља, оксалне). Ове киселине снижавају локални пХ пукотине на 3-4. Хлорид, низак пХ и недостатак кисеоника заједно деградирају пасивни филм. Корозија на аноди у пукотини је активна, покретана великом спољном катодом остатка површине цеви. Ако се галванска струја између пукотине (аноде) и спољашњости (катода) одржава, брзина растварања је значајна. На крају долази до перфорације.
Квантитативно поређење стопе униформне и пукотине корозије
Контролисани тестови у 50/50 етилен гликол/вода са 500 ппм хлорида (почев од пХ 6,5) на 90 степени током 2.000 сати открили су радикално различите стопе корозије. Општа стопа корозије глатке цеви без фисура је само 0,008 до 0,015 мм/годишње. Површина је сјајна и без удубљења, што указује на стабилан пасивни филм. Са овом стопом, дебљина зида од 1,2 мм би обезбедила радни век од више од 50 година. Међутим, стопа корозије у пукотинама била је до 0,30–0,70 мм/годишње испод ПТФЕ носача са размаком од 0,2 мм. Фаза иницијације траје између 200 и 500 х, а жлеб дубине 0,3-0,6 мм се развија у року од 1000 х. Са гуменом заптивком која има зазор од 0,1 мм, стопа корозије у пукотини се повећава на 0,50 до 1,00 мм/годишње, почевши од 100 до 300 сати и перфорира зид од 1,2 мм за 1200 до 2400 сати. У ваљаном споју цеви са лимом, стопа корозије у пукотинама је 0,20 до 0,50 мм годишње са иницијацијом за 300 до 800 сати.
Утицај деградације хлорида и гликола на озбиљност пукотина
Озбиљност напада пукотина је јака функција стања гликола и концентрације хлорида. Свеж гликол (са инхибиторима) на 100 ппм хлорида даје пХ пукотине од 5,5 после 500 х са стопом корозије од 0,10-0,25 мм годишње. Свежи неинхибирани гликол на 500 ппм хлорида пада на пХ 4,5 брзином од 0,30-0,60 мм годишње. Термички разложени гликол (500 сати на 90 степени) са 500 ппм хлорида даје пХ 3,5. Стопа је 0,60-1,00 мм/год. Јако оштећен гликол са више од 1.000 ппм органских киселина са 1.000 ппм хлорида, пХ 3.0, стопа корозије у пукотинама 1.00-1.80 мм годишње. Под овим условима, уједначена стопа корозије је < 0,025 мм/годишње, што указује на корозију у пукотинама као доминантан механизам квара.
Мере за превенцију корозије у шкрипцу гликол/грејач воде
Табела испод даје смернице за смањење корозије у пукотинама у комбинацијама етилен гликол/вода на 90 степени, на основу конфигурације грејача и процене ризика од пукотина.
Распоред грејача за опасност од пукотина Предложена промена дизајна Очекивана стопа корозије у пукотини (мм/год)
Одстојници за ПТФЕ цеви (размак од 0,2-0,5 мм) Високо заварени титанијум подржава замену носача<0.02
Прирубнице са гуменим заптивкама Веома висока Користите заварене или лемљене конекторе<0.02
Ваљкасте проширене цеви у цевном листу Умерено Заваривање цеви-на-лим после проширења 0,05–0,10
Фитинзи високе компресије Елиминишите; користите заварене арматуре<0.02
Редизајнирајте постојеће пукотине Није могуће редизајнирати Умерено Користите ПТФЕ траку да закрпите празнине 0,15–0,30
Инжењеринг више од елиминације пукотина
Отпорност на корозију у пукотинама је под јаким утицајем квалитета титанијума. Степен 7 (стабилизован са паладијумом) има 3-5 пута дуже време почетка и 50-70% нижу брзину размножавања од степена 2 у пукотинама гликол/вода. Дебљина зида даје материјални додатак. Зид од 2,0 мм са корозијом пукотина од 0,5 мм годишње траје 4 године, али зид од 1,2 мм траје само 2,4 године. Пакет инхибитора гликола је важан; инхибитори на бази нитрита промовишу корозију титанијумских пукотина, док су инхибитори на бази молибдата или азола бенигни. Редовни узорак гликола за пХ, концентрацију хлорида и органске киселине омогућава предиктивно одржавање. Додавање моноетаноламина за одржавање пХ гликола изнад 8,0 у великој мери смањује напад пукотина.
Израда спецификације са увидом
Дизајнирајте титанијумски урањајући грејач за 50/50 етилен гликол/воду са 500 ппм хлорида на 90Ц. Нека буде-без пукотина: користите носаче за заварене цеви, заварене прирубнице и заварене цеви-на-спојеве. Ако ниједна пукотина није елиминисана, користите титанијум степена 7 и проверавајте сва места пукотина сваке четвртине бороскопом или пенетрантом за боју. За грејаче који су већ у употреби и који су изложени корозији у пукотинама, поново монтирајте ПТФЕ траком или силиконским заптивачем да покријете празнине и додајте натријум молибдат у гликол на 200 ппм као инхибитор корозије. Проверите да ли гликол има пХ испод 6,0 током рада; ако се пронађе пад пХ, одмах промените пуњење гликола. Корозија пукотина може изазвати кварове грејача 15-50 пута брже од равномерног стањивања. Знајући ово, инжењер наглашава смањење пукотина у односу на избор квалитета материјала у сервису етилен гликол/вода.
