घुले हुए ऑक्सीजन स्तर और प्रवाह वेग के किस विशिष्ट संयोजन के तहत 316 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ निष्क्रिय से क्षरण में परिवर्तित होता है -उच्च तापमान वाले पानी में संक्षारण होता है

विफलता तंत्र के रूप में निष्क्रिय फिल्म का यांत्रिक निष्कासन

316 स्टेनलेस स्टील में लिपटे और निलंबित ठोस पदार्थों वाले उच्च तापमान वाले पानी (80{4}}100 डिग्री) में डुबोए गए या उच्च प्रवाह वेग पर संचालित इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूबों का क्षरण {{0} क्षरण। निष्क्रिय फिल्म या तो बरकरार है या घुलनशील ऑक्सीजन स्तर और द्रव वेग के संयोजन के आधार पर क्षरण द्वारा यांत्रिक रूप से हटा दी गई है। निष्क्रिय परत जितनी तेजी से हटाई जाती है उतनी ही तेजी से दोबारा बन जाती है और महत्वपूर्ण सीमा के तहत संक्षारण दर प्रति वर्ष 0.05 मिमी से कम होती है। महत्वपूर्ण दर से ऊपर, यांत्रिक निष्कासन दर पुनर्निष्पादन दर से अधिक हो जाती है और धातु का नुकसान 1 से 5 मिमी/वर्ष तक तेज हो जाता है, जो 3 से 18 महीनों में 1.5 मिमी मोटी दीवार को छेदने के लिए पर्याप्त है। यह पेपर 316 शीथों पर क्षरण-संक्षारण आरंभ के लिए घुलित ऑक्सीजन वेग सीमा का अनुमान लगाता है और विश्वसनीय सेवा के लिए द्रव गतिशीलता डिजाइन सलाह प्रस्तुत करता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल का तंत्र-यांत्रिक युग्मन

पानी में 316 स्टेनलेस स्टील के क्षरण संक्षारण के लिए तीन चीजों की आवश्यकता होती है: कतरनी तनाव उत्पन्न करने के लिए धातु की सतह पर बहने वाला तरल पदार्थ, कैथोडिक गतिविधि को बनाए रखने के लिए पर्याप्त घुलनशील ऑक्सीजन, और या तो निलंबित अपघर्षक कण या उच्च - वेग वाले बुलबुले जो यांत्रिक रूप से निष्क्रिय फिल्म को परेशान कर सकते हैं। साफ पानी में, उच्च वेग और बिना कणों के, निष्क्रिय फिल्म बरकरार रह सकती है क्योंकि अकेले कतरनी बल (10-20 Pa तक) फिल्म आसंजन शक्ति से अधिक नहीं होता है। हालाँकि, लगभग 2 पीपीएम घुलित ऑक्सीजन पर पुनर्सक्रिय दर कम हो जाती है और हल्का कतरनी तनाव भी स्थिर फिल्म निर्माण को रोक सकता है। दूसरी ओर, उच्च घुलनशील ऑक्सीजन सामग्री (5 पीपीएम से अधिक) के साथ पुनर्सक्रियण तेज होता है और फिल्म अधिक वेग का विरोध कर सकती है। सबसे खराब स्थितियाँ मध्यवर्ती ऑक्सीजन स्तर (0.5-2 पीपीएम) पर होती हैं, जहां पुनर्सक्रियण धीरे-धीरे होता है, लेकिन किसी भी नंगे धातु स्थल पर एनोडिक विघटन को बढ़ावा देने के लिए पर्याप्त कैथोडिक धारा होती है।

परिमाणित क्षरण-90C पर संक्षारण सीमा 316

90 डिग्री पानी (पीएच 7.5, 100 पीपीएम क्लोराइड) में 316 स्टेनलेस स्टील नमूनों के साथ फ्लो लूप और घूर्णन सिलेंडर इलेक्ट्रोड परीक्षणों ने प्रवाह वेग और घुलनशील ऑक्सीजन संयोजनों को व्यवस्थित रूप से निर्धारित किया है जिसके परिणामस्वरूप क्षरण होता है {{4}संक्षारण दर प्रति वर्ष 0.1 मिमी से अधिक है।

घुलित ऑक्सीजन (पीपीएम) प्रवाह वेग (एम/एस) निलंबित ठोस (पीपीएम, 50 µm सिलिका) क्षरण-संक्षारण दर (मिमी/वर्ष)|छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार) तंत्र अनुशंसित<0.05 >30 years Passive Yes >5 3-5 0 0.05-0.10 15-30 years Marginal Acceptable >5 5-8 0 0.10-0.25 6-15 years Transition Monitor >5 >8 0.25-0.50 3-6 वर्ष कटाव-क्षरण उचित नहीं है
2-5 <2 0.05-0.10 15-30 yearsAcceptable Yes 2-5 2-4 0 0.10-0.20 7-15 years MarginalAcceptable on inspection
2-5 4-6 0.20-.40 4-7 वर्ष क्षरण-संक्षारकलंबी अवधि के लिए अनुशंसित नहीं
1-2 <1 0 0.10-0.20 7-15 yr.Instability of passive filmAcceptable with low chloride
1-2 1-2 0 0.20-0.50 3-7 वर्षमिश्रित नियंत्रण अनुशंसित नहीं है
0.5-1 <0.5 0 0.15-0.30 5-10 yearsLow oxygen corrosion Marginal 0.5-1 >0.5 0 0.30-1.00 1.5-5 वर्ष कटाव संक्षारण अस्वीकार्य<0.5 Any 0 >0.50 <3 years Active corrosion (deaerated) Unacceptable >5 2-3 100 0.15-0.30 5-10 वर्ष कण क्षरण कम वेग पर स्वीकार्य5 3-5 100 0.30-0.70 2-5 वर्ष अत्यधिक क्षरण अनुशंसित नहीं है5 5-8 100 0.70-2.00 1-2 वर्ष अस्वीकार्य नहीं
बुलबुला टकराव और निलंबित ठोस प्रभाव

निलंबित ठोस कटाव {{0}संक्षारण वेग सीमा को काफी हद तक कम कर देते हैं। 2-3 मीटर/सेकेंड जितनी कम प्रवाह गति पर, 100 पीपीएम कठोर, कोणीय कणों (जैसे रेत या सिलिका) वाला पानी 316 पर निष्क्रिय फिल्म को नष्ट कर सकता है जिसके परिणामस्वरूप धातु हानि दर उसी वेग पर साफ पानी की तुलना में 3-5 गुना अधिक हो जाती है। हीटर शीथ के लिए सबसे हानिकारक स्थिति एकसमान प्रवाह नहीं है बल्कि थर्मोवेल्स के मोड़, कोहनी या अपस्ट्रीम पर स्थानीयकृत टकराव है जहां प्रवाह तेज हो जाता है और कण सतह से टकराते हैं। गैस के बुलबुले (गुहिकायन या चमकने से) इसी प्रकार क्षरण क्षति का कारण बनते हैं। यदि अनुप्रयोग में निलंबित कण ज्ञात हैं, तो 316 शीथों के लिए अधिकतम अनुशंसित प्रवाह वेग घुलित ऑक्सीजन स्तर की परवाह किए बिना 1.5-2.0 मीटर/सेकेंड तक गिर जाता है।

उच्च प्रवाह सेवा के लिए व्यावहारिक डिज़ाइन अनुशंसाएँ

Three design solutions prevent erosion-corrosion for 316 encased heaters in high-flow water systems (pumped circulation loops, heat exchangers, and cooling towers). The first method is to place the heater in a flow bypass or stilling well to reduce the local velocity at the sheath to less than 1 m/s while maintaining bulk flow in the main pipe. The second is to place the heater parallel to flow (axial alignment) rather than perpendicular, so that the drag force and shear stress are reduced by a ratio of 5-10. The third is to specify a thicker sheath wall (2.0 to 2.5 mm) to offer more corrosion allowance but this does not prevent initiation of erosion corrosion. If high velocity (>3 m/s) और कम घुलनशील ऑक्सीजन (< 2 ppm) are unavoidable in the system, then duplex 2205 stainless steel or Alloy 625 should be considered for upgrade.

क्षरण-संक्षारण क्षति की क्षेत्र पहचान

उच्च प्रवाह सेवा में हीटरों के क्षरण (क्षरण) की सतह संबंधी विशेषताएँ गड्ढों या दरारों के क्षरण से भिन्न होती हैं। क्षतिग्रस्त क्षेत्र आमतौर पर चिकना, पॉलिश किया हुआ या 'पानी से कटा हुआ' दिखता है, जिसमें अक्सर प्रवाह की दिशा के समानांतर निर्देशित खांचे होते हैं (घोड़े की नाल या धूमकेतु के आकार के गड्ढे)। धातु का नुकसान एक संकेंद्रित छिद्र के बजाय क्षतिग्रस्त क्षेत्र में फैल गया है। और उच्च आवर्धन पर, सतह प्लास्टिक विरूपण और धातु धब्बा प्रदर्शित करती है, न तो एससीसी के क्रिस्टलोग्राफिक पहलू या क्लोराइड पिटिंग के गोलाकार गड्ढे। यदि हीटर 1-2 साल से अधिक समय से 3 मीटर/सेकेंड से अधिक वेग वाले पानी और 2 पीपीएम से कम घुलनशील ऑक्सीजन वाले पानी में काम कर रहा है, तो कटाव का संदेह होना चाहिए। प्रतिस्थापित करने के लिए, हीटर की स्थिति में प्रवाह वेग को मापा जाना चाहिए और उपरोक्त तालिका में सुरक्षित क्षेत्र के भीतर कम किया जाना चाहिए।

निष्कर्ष: 316 म्यान विश्वसनीयता के लिए प्रवाह और ऑक्सीजन को नियंत्रित करना

उच्च तापमान वाली जल सेवा में 316 स्टेनलेस स्टील से बने हीटरों का क्षरण {{0}जंग तब शुरू होता है जब प्रवाह वेग और घुलित ऑक्सीजन का स्तर एक स्थिर निष्क्रिय परत के निर्माण की अनुमति देने के लिए पर्याप्त नहीं होता है। 5 पीपीएम से अधिक घुलनशील ऑक्सीजन वाले साफ पानी में, प्रवाह की गति 5 मीटर/सेकेंड तक की अनुमति है। घुलित ऑक्सीजन 2-5 पीपीएम पर अधिकतम वेग घटकर 3-4 मीटर/सेकेंड हो जाता है। 2 पीपीएम से नीचे घुलित ऑक्सीजन पर 1 मीटर/सेकंड से ऊपर के वेग पर धातु का नुकसान त्वरित दर से होता है। प्रवाह वेग के लिए निलंबित कण अनुमत वेगों को 2 से 3. 316 के कारक तक कम कर देते हैं, घुलित ऑक्सीजन रीडिंग और ऊपर तालिका में दिखाए गए थ्रेसहोल्ड की तुलना में, पंप किए गए परिसंचरण प्रणालियों के लिए निर्दिष्ट शीथ को स्थानीय रूप से मापा जाना चाहिए या हीटिंग सतह पर गणना की जानी चाहिए। यहां प्रस्तावित दृष्टिकोण खरीदारों को प्रवाह की स्थिति को डिजाइन करने में सक्षम बनाता है जो निष्क्रिय कोटिंग को बनाए रखता है और मात्रात्मक क्षरण-संक्षारण दर से घुलित ऑक्सीजन, वेग और कण लोडिंग से संबंधित होकर, समय से पहले दीवार को पतला होने से बचाता है।