फ़ीड पानी में घुलित ऑक्सीजन सांद्रता और pH के किस विशिष्ट संयोजन के तहत 316 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ का प्रवाह प्रभावित होता है -उच्च में 200 डिग्री पर त्वरित संक्षारण (FAC) -वेग बॉयलर फ़ीडवाटर

उच्च शुद्धता वाले उच्च तापमान वाले पानी में निष्क्रिय फिल्म का विघटन

The high velocity boiler feedwater systems operating at 200°C (typical for high-pressure boiler economisers or feedwater heaters) can be a problem for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes due to flow-accelerated corrosion (FAC), which is thought to be immune to this phenomenon (which occurs mainly in carbon and low-alloy steels). The FAC of 316 is different from the traditional FAC of magnetite (Fe3O4) layers on carbon steel where it is a direct dissolution of passive film by the combined impacts of high flow velocity, high temperature and unique water chemistry. The passive film on 316 dissolves at 200°C, when the dissolved oxygen is less than 5 ppb (deaerated) and the pH is greater than 9.5 or less than 6.5. Under such conditions wall thinning rates of 0.1-0.5 mm/year have been seen in high velocity zones (>5 मीटर/सेकेंड)। यह पेपर 200 डिग्री पर 316 शीथों पर एफएसी दीक्षा के लिए घुलित ऑक्सीजन और पीएच थ्रेसहोल्ड का आकलन करता है।

निष्क्रिय फिल्मों की उच्च तापमान घुलनशीलता का तंत्र

उच्च तापमान वाले पानी (200 डिग्री) में 316 पर निष्क्रिय फिल्म क्रोमियम ऑक्साइड (Cr₂O₃) और आयरन क्रोमियम स्पिनल (FeCr₂O₄) की एक द्विपरत है। ये ऑक्साइड अपनी घुलनशीलता के लिए pH और घुलित ऑक्सीजन के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। जब डीरेटेड (डीओ)<5 ppb) the corrosion potential is in the active or passive-transition area where the passive film is less stable . At high pH (>9.5) क्रोमियम ऑक्साइड क्रोमाइट (CrO2-) या क्रोमेट (CrO 4 2-) के रूप में घुल जाता है। कम pH पर (<6.0) the film dissolves into Cr3+ ions. High flow velocity (>3-5 मी/से.) विघटित प्रजातियों को लगातार हटाता है और पुनर्निष्पादन को रोकता है और उच्च विघटित दर को बनाए रखता है। 316 के एफएसी के लिए सक्रियण ऊर्जा लगभग 40-60kJ/mol है, यानी 150 डिग्री से ऊपर हर 15-25 डिग्री पर संक्षारण दर दोगुनी हो जाती है।

उच्च -वेग जल में 200 डिग्री पर 316 की मात्राबद्ध एफएसी थ्रेसहोल्ड

नीचे घुलनशील ऑक्सीजन, पीएच और प्रवाह वेग में भिन्नता के साथ 200 डिग्री पर नियंत्रित लूप परीक्षण में 316 स्टेनलेस स्टील के लिए संक्षारण दर और दीवार के पतले होने का व्यवहार दिखाया गया है।

200 डिग्री पर घुलित ऑक्सीजन (पीपीबी) पीएच प्रवाह वेग (एम/एस) प्रमुख ऑक्साइड घुलनशीलता एफएसी दर (मिमी/वर्ष) 0.5 मिमी दीवार हानि का समय (घंटे) 200 डिग्री सेवा के लिए अनुशंसित<5 (deaerated) 6.5-7.5 Any Minimal <0.02 >25,000 हाँ<5 7.5-8.5 <3 Minimal <0.02 >25,000 हाँ<5 7.5-8.5 3-5 Slight 0.02-0.05 10,000-25,000 Acceptable <5 8.5-9.5 3-5 Cr(OH)3 solubility 0.05-0.15 3,500-10,000 Not recommended <5 9.5-10.5 >3 क्रोमाइट विघटन 0.15-0.40 1,250-3,500 अस्वीकार्य<5 >10.5 Any Rapid chromite >0.40 <1,250 Unacceptable <5 5.5-6.5 >3 करोड़ 3+ घुलनशीलता 0.10-0.30 1, 700-5,000 अस्वीकार्य<5 <5.5 Any Rapid Cr3+ >0.30 <1,700 Unacceptable
5-20 (low) 8.5-9.5 >3 कम घुलनशीलता 0.03-0.08 6,000-17,000 सीमांत
20-100 (moderate) 8.5-9.5 >5 निष्क्रिय फिल्म स्थिर<0.02 >25,000 Yes 20-100 9.5-10.5 >5 Some stabilization 0.02-0.05 10,000-25,000 Acceptable >100कोई भी पूर्णतः निष्क्रिय<0.02 >25,000 हाँ
316 का एफएसी प्रवाह वेग पर बहुत निर्भर है।

प्रवाह वेग स्केलिंग कारक है जो निष्क्रिय फिल्म घुलनशीलता को मापी गई दीवार के पतलेपन में बदल देता है। नीचे दी गई तालिका 200 डिग्री सेल्सियस, क्षीण स्थिति, पीएच 9.2 (सीमांत क्षेत्र) पर वेग निर्भरता दर्शाती है।

प्रवाह वेग (एम/एस) दीवार कतरनी तनाव (पीए, अनुमानित) एफएसी दर @ डीओ<5 ppb, pH 9.2 (mm/yr)Time to 50% of Original 1.5 mm Wall Loss(hours) Recommended Maximum Velocity for 10-Year Life <1 <10 <0.01 >75,000 Safe 1-2 10-20 0.01-0.03 25,000-75,000 Safe 2-3 20-35 0.03-0.06 12,500-25,000 Acceptable 3-5 35-60 0.06-0.12 6,000-12,500 Marginal (monitor) 5-8 60-100 0.12-0.20 3,750-6,000Not recommended 8-12 100-150 0.20-0.35 2,000-3,750 Unacceptable >12 >150 >0.35 <2,000 Not acceptable
200 डिग्री पर फीडवाटर हीटर की डिज़ाइन विशिष्टता और व्यावहारिक जल रसायन

उच्च वेग बॉयलर फीडवाटर में 200 डिग्री पर 316 संलग्न हीटर निम्नलिखित आवश्यकताओं द्वारा प्रवाह त्वरित जंग से सुरक्षित हैं।

फ़ीड जल प्रकार लक्ष्य घुलनशील ऑक्सीजन (पीपीबी) अनुशंसित पीएच, 200 डिग्री शीथ पर अधिकतम प्रवाह वेग (एम/एस) अपेक्षित हीटर जीवन (वर्ष)
सभी वाष्पशील चिकित्सा (एवीटी) - कमी 2-5 8.0-8.5 3.0 8-10
सभी {{0}वाष्पशील उपचार (एवीटी) - ऑक्सीकरण 50-100 8.0-8.5 5.0 10-15
Oxygenated therapy (OT) 100-300 8.0-8.5 6.0 >15 
फॉस्फेट उपचार 5-20 8.5-9.0 3.0 5-8 (मॉनिटर)
Any treatment with pH >9.5 N/A >9.5 <2.0 5-10 (316 marginal)
316 हीटर शीथ पर एफएसी की फील्ड पहचान

The FAC on a 316 heater will produce unique surface features that are different from conventional corrosion mechanisms in high temperature, high velocity feedwater. The surface is smooth, polished or "orange-peel" in appearance with no pitting or scale. The wall thinning is homogeneous at the high velocity zones (e.g. pipe entry, directly facing the flow). The thinning is often a steady drop of outside diameter throughout the heater length. Scanning electron microscopy (SEM) shows a smooth, featureless surface, with no attack at the grain boundaries. Water chemistry log will show pH >9.5 या<6.0 and dissolved oxygen <5-20 ppb for prolonged durations. For such failures the answer is to adjust water chemistry to keep pH in the 8.0-8.5 range, and dissolved oxygen >20-50 पीपीबी (यदि समग्र प्रणाली के साथ संगत हो), या हीटर को बाईपास या स्टिलिंग कुएं में रखकर प्रवाह वेग को सीमित करने के लिए। एफएसी संवेदनशीलता को टाइटेनियम या मिश्र धातु 825 में बदलकर समाप्त किया जा सकता है।

सारांश: एफएसी को रोकने के लिए फीडवाटर रसायन विज्ञान और वेग प्रबंधन

200 डिग्री बॉयलर फीडवाटर में 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे हीटरों का प्रवाह त्वरित संक्षारण निष्क्रिय परिस्थितियों में होता है (डीओ)<5-10 ppb) in combination with alkaline pH >9.5 या एसिड पीएच<6.0 and flow velocities >3-5 m/sec. Under these conditions, the passive film is dissolved as chromite or chromium ions, resulting in wall thinning rates of 0.1-0.5 mm/year. For high temperature feedwater service with 316 sheaths, engineers should stipulate pH of 8.0-9.0, dissolved oxygen >20 ppb (ideally 50-100 ppb) and a flow velocity below 3-4 m/s at the sheath surface. If high velocity (>5 m/s) cannot be avoided, oxidising water treatment (oxygenated treatment, OT) with DO >100 पीपीबी निष्क्रिय फिल्म को स्थिर करेगा और एफएसी से बचाएगा। यहां दी गई कार्यप्रणाली विघटित ऑक्सीजन, पीएच और प्रवाह वेग को 200 डिग्री पर मापने योग्य एफएसी दरों से संबंधित करती है, और खरीदार को जल रसायन और हाइड्रोलिक मापदंडों को परिभाषित करने की अनुमति देती है जो उच्च वेग बॉयलर फीडवाटर ऑपरेशन में 316 हीटर शीथ पर निष्क्रिय फिल्म को बनाए रखेगी।