ऑक्सीजन स्केवेंजर सांद्रण (सल्फाइट/हाइड्राज़ीन) और पीएच के किस विशिष्ट संयोजन के तहत 316 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ बॉयलर फ़ीडवाटर में 150 डिग्री पर निष्क्रिय से सक्रिय संक्षारण में परिवर्तित होता है

कम करने वाले एजेंट ने उच्च तापमान वाले पानी में निष्क्रियता को तोड़ने के लिए प्रेरित किया

In boiler feedwater service, the addition of oxygen scavengers, such as sodium sulphite (Na2SO3) or hydrazine (N2H4), to 316 stainless steel clad electric heating tubes is utilised for the removal of dissolved oxygen and prevention of corrosion of carbon steel components. But these lowering chemicals can have adverse effects on 316 SS at elevated temperatures. At 150 C (average temperature of deaerated feedwater heaters) sulphite is decomposed to Sulphide (S2-) and Thiosulphate (S2O3 2-). Hydrazine is decomposed to Ammonia (NH3). Both breakdown products can decrease the stability of the passive film on 316. The passive coating becomes active and the corrosion becomes uniform with rates of 0.5-2 mm per year when the concentration of the oxygen scavenger is above a critical value-sulfite >10-20 ppm or hydrazine >5-10 ppm-combined with alkaline pH (>9.5) या अम्लीय पीएच (<6.0). In this work, critical concentration thresholds for sulphite and hydrazine for passivity breakdown at 150°C are quantified.

ऑक्सीजन स्केवेंजर का तंत्र - प्रेरित निष्क्रियता हानि

At high temperature (>100 डिग्री) सोडियम सल्फाइट विघटित होता है: 4Na₂SO₃ → 3Na₂SO₄ + Na₂S उत्पादित सल्फाइड (S2−) एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है और निष्क्रिय क्रोमियम ऑक्साइड कोटिंग के साथ प्रतिक्रिया करके गैर-सुरक्षात्मक क्रोमियम सल्फाइड (CrS, Cr2S3) का उत्पादन कर सकता है। थायोसल्फेट (S2O3 2-) भी बनता है और इसे स्टेनलेस स्टील्स में पिटिंग और SCC के लिए एक विशिष्ट उत्प्रेरक के रूप में पहचाना जाता है। हाइड्राज़ीन 3N2H4 → 4NH3 + N2 अमोनिया (NH 3) का अपघटन, निकल आयनों (Ni 4+ या Ni 2+) के साथ मिलकर निष्क्रिय फिल्म और मिश्र धातु की सतह से निकल को चुनिंदा रूप से निक्षालित करता है, इस प्रकार एक निकल परत का निर्माण होता है जो कम संक्षारण प्रतिरोधी होती है। दोनों प्रक्रियाओं के लिए या तो कम pH (H2S के रूप में घोल में सल्फाइड को बनाए रखने के लिए) या उच्च pH (अमोनिया जटिलता को बढ़ाने के लिए) की आवश्यकता होती है। तटस्थ पीएच (6.5-8.0) पर ये प्रतिकूल प्रभाव कम हो जाते हैं।

150 सी पर परिमाणित निष्क्रियता टूटना

अलग-अलग सल्फाइट और हाइड्राज़ीन सांद्रता पर 150 डिग्री (पीएच को NaOH या NH4OH के साथ समायोजित) पर निष्क्रिय पानी में 316 स्टेनलेस स्टील की संक्षारण दर और निष्क्रियता हानि का समय नियंत्रित परीक्षणों में निर्धारित किया जाता है।

ऑक्सीजन स्केवेंजर सांद्रण (पीपीएम) पीएच 150 डिग्री संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) मुख्य अपघटन उत्पादसमय 0.2 मिमी धातु हानि (घंटे) निष्क्रिय फिल्म सेवा की स्थिरता अनुशंसित 150 डिग्री
सोडियम सल्फाइट<2 7.0-9.0 Low decomposition <0.02 >10,000 स्थिर हाँ
सोडियम सल्फाइट 2-5 7.0-9.0 ट्रेस S²⁻/S₂O₃²⁻ 0.02-0.05 4,000-10,000 थोड़ा निम्नीकृत स्वीकार्य
सोडियम सल्फाइट 5-10 7.0-9.0 10-30 पीपीएम एस 2- तुलनीय 0.05-0.10 2,000-4,000 सीमांत मॉनिटर
सोडियम सल्फाइट 10-20 8.0-9.5 30-60 पीपीएम एस2- समतुल्य 0.10-0.30 700-2,000 अवक्रमित अनुशंसित नहीं
Sodium sulfite 10-20 >9.5 या<6.0 Accelerated S2- release 0.30-1.00 200-700 Unstable No
Sodium sulfite >20 Any >60 ppm S2- >1.00 <200 Active corrosion Unacceptable
हाइड्राज़ीन<1 7.0-9.0 Minimal NH3 <0.02 >10,000 स्थिर हाँ
हाइड्राज़ीन 1-3 7.0-9.0 1-5 पीपीएम "एनएच₃ 0.02-0.05 4,000-10,000 थोड़ा निम्नीकृत स्वीकार्य
हाइड्राज़ीन 3-5 7.0-9.0 5 से 10 पीपीएम एनएच 3 0.05-0.10 2,000-4,000 सीमांत मॉनिटर
हाइड्राज़ीन 5-10 8.0-9.5 10-20 पीपीएम NH₃ 0.10-0.25 800-2,000 डिग्रेडेड अनुशंसित नहीं
Hydrazine 5-10 >9.5 उन्नत नी कॉम्प्लेक्शन 0.25-0.60 300-800 अस्थिर संख्या
Hydrazine >10 Any >20 ppm NH3 >0.60 <300 Active corrosion Unacceptable
ऑक्सीजन स्केवेंजर की सांद्रता के साथ इंटरेक्शन का क्रिटिकल pH{0}}C

स्वीकार्य ऑक्सीजन स्केवेंजर सांद्रता 150 डिग्री पर पीएच पर काफी निर्भर करती है। नीचे विभिन्न pH श्रेणियों पर अधिकतम सुझाई गई सांद्रता की एक तालिका दी गई है।

अधिकतम सोडियम सल्फाइट (पीपीएम) पीएच @ 150 डिग्री अधिकतम हाइड्राज़ीन (पीपीएम) प्रमुख विफलता तंत्र अनुशंसित कार्रवाई यदि अधिक हो जाए 6.0-6.5 3 2 एसिड - प्रेरित पतलापन सफाई को कम करें या पीएच को समायोजित करें
5 3 6.5-7.5 मिश्रित स्वीकार्य
7.5-8.5 8 4 न्यूनतम स्वीकार्य
8.5-9.0 5 3 अमोनियापेय की जटिलता ध्यान दें
9.0-9.5 3 2 अमोनिया संकुलन निचला मेहतर
9.5-10.0 2 1 Strong Ni leachingUpgrade to 316L or Alloy 825 >10.0 <1 <0.5Rapid active corrosion 316 not suited 
बॉयलर फीडवाटर हीटर में जल रसायन विज्ञान के लिए व्यावहारिक विशिष्टताएँ

150 डिग्री पर डिएरेटेड बॉयलर फीडवाटर के लिए, 316 शीथेड हीटरों के लिए दीर्घकालिक निष्क्रिय स्थिरता प्रदान करने के लिए ऑक्सीजन स्केवेंजर और पीएच के लिए निम्नलिखित मानदंडों की आवश्यकता होती है।

सिस्टम प्रकार लक्ष्य घुलनशील ऑक्सीजन (पीपीबी) अनुशंसित ऑक्सीजन स्केवेंजर अधिकतम एकाग्रता (पीपीएम) 150 डिग्री अनुशंसित पीएच अपेक्षित हीटर जीवन (वर्ष)
कम दबाव बॉयलर(<15 bar) <100 Sodium sulfite 5-8 8.0-8.5 >10
मध्यम दबाव बॉयलर (15-30 बार) 50 सोडियम सल्फाइट 4-6 8.0-8.5 8-12
High pressure boiler (>30 बार)<20 Hydrazine 2-4 8.5-9.0 5-10
Very high pressure (>60 बार) 10 हाइड्राज़ीन + अमोनिया 1-2 9.0-9.2 5-8 (316एल तक अपग्रेड करें)
ऑक्सीजन स्केवेंजर्स द्वारा प्रेरित संक्षारण के क्षेत्र में पहचान

यदि 316 हीटर त्वरित समान संक्षारण (पिटिंग के विपरीत) के साथ बॉयलर फीडवॉटर ड्यूटी में विफल रहता है, तो ऑक्सीजन स्केवेंजर को ओवरफीड पर विचार करें। पहचान योग्य गड्ढों या दरारों के बिना, म्यान की सतह आम तौर पर बर्बाद हो जाएगी। निकल यौगिकों के कारण संक्षारण उत्पाद हरे रंग के साथ काले (Fe 3 O 4) हो सकते हैं। 10 पीपीएम से अधिक सल्फाइट या 5 पीपीएम से अधिक हाइड्राज़ीन के लिए जल रसायन लॉग की समीक्षा करें। यदि सल्फाइट का टूटना जिम्मेदार था, तो संक्षारण उत्पाद का एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण निकल सल्फाइड (NiS) दिखा सकता है। समाधान यह है कि घुली हुई ऑक्सीजन को लक्ष्य से नीचे रखने के लिए न्यूनतम आवश्यक ऑक्सीजन की आपूर्ति की जाए, और पीएच को तटस्थ सीमा (7.5-8.5) पर समायोजित किया जाए। यदि आपके पास लंबे समय तक मेहतर है, तो अधिक निकल के साथ मिश्र धातु 825 या 316 एल पर स्विच करें।

निष्कर्ष: ऑक्सीजन हटाना या स्थिर निष्क्रिय फिल्म

150 डिग्री पर बॉयलर फीडवाटर में 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे हीटरों के लिए निष्क्रिय फिल्म टूटने से बचा जाना चाहिए और इसके लिए ऑक्सीजन स्केवेंजर सांद्रता के सावधानीपूर्वक नियंत्रण की आवश्यकता होती है। 8{4}}10 पीपीएम से अधिक सांद्रता पर सोडियम सल्फाइट के परिणामस्वरूप 0.1-0.3 मिमी/वर्ष की लगातार संक्षारण दर के साथ सीआर/सब 2/ओ/सब 3/ को गैर-सुरक्षात्मक क्रोमियम सल्फाइड में प्रेरित सल्फाइड रूपांतरण मिलता है। 3-5 पीपीएम से अधिक हाइड्राज़ीन की सांद्रता से अमोनिया-प्रेरित निकल लीचिंग और निष्क्रिय फिल्म खराब हो जाती है। डीरेटेड फीडवाटर सेवा के लिए 316 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को सल्फाइट को कम करना होगा<8 ppm (ideally 5 ppm) and hydrazine to <4 ppm (preferably 2 ppm) and maintain pH between 7.5 and 8.5. The framework given here connects oxygen scavenger concentration and pH to measurable corrosion rates at 150°C. This allows the buyer to select water treatment plans that safeguard the carbon steel components (by oxygen removal) and the 316 heater sheaths (by avoiding overfeed of reducing agents).