पीएच और संतृप्ति सूचकांक के किस विशिष्ट संयोजन के तहत 316 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ कैल्शियम कार्बोनेट स्केल विकसित करता है जो 90 डिग्री पर क्षरण जमा करता है

सुरक्षात्मक से संक्षारक तक स्केलिंग दहलीज

For 316 stainless steel encased electric heating tubes immersed in hard water at 90°C, the precipitation of calcium carbonate scale on the sheath surface is not a simple thermal insulation problem-it can also lead to localised corrosion referred to as under-deposit corrosion (UDC). At high supersaturation (Langelier Saturation Index, LSI, between 0.5 and 1.5), the scale layer is thin (20-100 µm) and porous, so that corrosive species (chlorides, oxygen) can reach the metal surface below the scale, generating a differential aeration cell that speeds up pitting. At high supersaturation (LSI >2.0) scale is thick (>200 µm) और लगातार ऑक्सीजन की गति को पूरी तरह से रोकना और अत्यधिक संक्षारक स्थिर परत का निर्माण करना। एलएसआई 0.5 से नीचे कोई स्केल नहीं बनता है, और 316 निष्क्रिय है। यूडीसी के लिए मुख्य संयोजन पीएच 7.5 से 8.5 है (जहां बाइकार्बोनेट -कार्बोनेट संतुलन बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अनुकूल है) और एलएसआई 0.8 से 1.8 है। यह पेपर 90 डिग्री पर 316 शीथों पर कम जमा जंग के लिए pH{10}LSI सीमा की गणना करता है।

कम -जमा संक्षारण का तंत्र

जब गर्म पानी में 316 स्टेनलेस स्टील पर एक छिद्रपूर्ण कैल्शियम कार्बोनेट स्केल बनता है, तो स्केल के नीचे की धातु ऑक्सीजन की कमी हो जाती है क्योंकि स्केल और स्थिर परत के माध्यम से ऑक्सीजन का मार्ग धीमा होता है। स्केल मुक्त भाग (यदि कोई हो) या स्केल के ठीक बाहर के क्षेत्र पूरी तरह से ऑक्सीजन युक्त होते हैं, जिससे एक विभेदक वातन कोशिका बनती है, स्केल के नीचे ऑक्सीजन रहित धातु एनोड होती है और ऑक्सीजन समृद्ध नंगे धातु कैथोड होती है। चार्ज तटस्थता को संरक्षित करने के लिए क्लोराइड आयन एनोडिक क्षेत्र में प्रवाहित होते हैं और स्केल के तहत धातु हाइड्रोलिसिस से कम पीएच पुनर्सक्रियण को रोकता है। संक्षारण दर प्रति वर्ष 0.5-2 मिमी तक पहुंच सकती है, जो एसिड में सक्रिय संक्षारण की दर के बराबर है। स्केल स्वयं छोड़ा जा सकता है, लेकिन इसके नीचे की धातु घुल जाती है, जिससे एक गुहा बन जाती है जो म्यान को छिद्रित कर देती है।

90 डिग्री पर - से कम जमा संक्षारण के लिए मात्राबद्ध सीमाएँ

1,000 घंटों में कम जमा होने वाले क्षरण का कारण बनने वाले पीएच - एलएसआई संयोजन को सिंथेटिक कठोर पानी (300 पीपीएम सीएसीओ 3 कठोरता, 200 पीपीएम क्षारीयता, 200 पीपीएम सीएल -, पीएच समायोजित, 90 डिग्री, गर्मी प्रवाह 5 डब्ल्यू / सेमी 2) में 316 शीथ (रा=0.4 µm) के लिए निर्धारित किया गया है।

लैंगेलियर संतृप्ति सूचकांक (एलएसआई) पीएच 90 डिग्री पर (अनुमानित) स्केल मोटाई (1,000 घंटे के बाद) (माइक्रोन) स्केल पोरसिटी (%) अंडर -जमा संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) छिद्रण का समय (1.5 मिमी दीवार) अनुशंसित<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 वर्ष हां 0-0.5 7.0-7.5 0-20 एन/ए 0.02-0.05 30-75 वर्ष हां
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 वर्ष स्वीकार्य
0.8 से 1.2 7.8 से 8.1 20 से 50 20 से 30% 0.10 से 0.25 6 से 15 वर्ष सीमांत 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20% 0.25-0.50 3-6 वर्ष सलाह नहीं दी गई
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 वर्ष स्वीकार्य नहीं
1.8-2.0 8.7-8.9 80-150 <5% 0.20-0.40 (protective scale) 4-8 years (limited UDC) Transition2.0 >8.9 >150 <3% (dense) <0.05 (sealed, no UDC) >30 वर्ष (लेकिन ज़्यादा गरम होने का ख़तरा) ज़्यादा गरम होने का ख़तरा, यूडीसी नहीं
अंडर{0}}जमा संक्षारण की तीव्रता पर क्लोराइड का प्रभाव

क्लोराइड सांद्रता से यूडीसी में काफी तेजी आती है। 90 डिग्री पर यूडीसी के लिए महत्वपूर्ण एलएसआई सीमा पर क्लोराइड का प्रभाव नीचे दी गई तालिका में देखा गया है।

यूडीसी (5-वर्षीय जीवन) शुरू करने के लिए क्लोराइड सांद्रता (पीपीएम) एलएसआई सीमा, 5-वर्षीय जीवन के लिए अधिकतम एलएसआई अनुशंसित कार्रवाई<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 नरमीकरण या अवरोधक की आवश्यकता है
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 नरमी आवश्यक; उन्नयन पर विचार
व्यावहारिक यूडीसी रोकथाम जल रसायन विशिष्टताएँ

कम जमा जंग से बचने के लिए, 90 डिग्री पर 316 शीथेड हीटरों के लिए निम्नलिखित जल रसायन मानदंड की सिफारिश की जाती है:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 पीपीएम; यदि क्लोराइड 100-200 पीपीएम है तो 1.2 से नीचे रखें; यदि क्लोराइड है तो 1.5 से नीचे रखें<100 ppm

पीएच @ 90C: बनाए रखें 7.0 - 7.8 (कम पीएच=कम स्केल, सामान्य क्षरण का अधिक खतरा उच्च पीएच {{3%) अधिक स्केल, यूडीसी का अधिक जोखिम)

क्षारीयता: बड़े पैमाने पर विकास की संभावना को कम करने के लिए CaCO3 के रूप में 200 पीपीएम से कम

स्केल अवरोधक - यदि एलएसआई > 1.0 है तो 2-5 पीपीएम फॉस्फोनेट या पॉलीएक्रिलेट मिलाएं

-जमा संक्षारण क्षेत्र निदान के अंतर्गत

कैल्शियम कार्बोनेट स्केल के नीचे यूडीसी, म्यान की सतह पर विशिष्ट अर्धगोलाकार गुहाओं की ओर जाता है, आमतौर पर व्यास में 2-10 मिमी, स्केल अभी भी जुड़ा हुआ है या आंशिक रूप से हटा दिया गया है। स्केल को हटाने से धातु की चमकीली, चमकदार, गड्ढेदार सतहें उजागर होती हैं, न कि सुस्त, परतदार सतह। गड्ढों में अक्सर कटे हुए किनारे होते हैं जहां जंग स्केल के नीचे पार्श्व में चली गई है। खराब हीटरों के साथ स्केल बिल्डअप के मामले में, लेकिन स्केल मुक्त खंडों में गड्ढे का कोई सबूत नहीं होने पर, यूडीसी पर विचार किया जाना चाहिए। एक्स-रे विवर्तन द्वारा स्केल विश्लेषण आमतौर पर कैल्साइट या अर्गोनाइट (CaCO₃) प्रदर्शित करता है, जो कभी-कभी संक्षारण उत्पादों (Fe₂O₃, Fe₃O₄) के साथ संयुक्त होता है। इसका उत्तर एलएसआई को कम करना है (पीएच में कमी या पानी को नरम करके) या एक स्केल अवरोधक जोड़ना जो क्रिस्टल आकार को गैर-अनुयायी स्केल में बदल देता है।

निष्कर्ष: कम जमा जंग से बचने के लिए एलएसआई और पीएच का प्रबंधन करना

90 डिग्री कठोर जल में 316 स्टेनलेस स्टील से बने हीटर। एक छिद्रपूर्ण कैल्शियम कार्बोनेट स्केल का निर्माण, जो विभेदक वातन कोशिकाओं को स्थापित करता है, तब होता है जब लैंगेलियर संतृप्ति सूचकांक (एलएसआई) 0.8 और 1.8 के बीच होता है और पीएच 7.5 और 8.5 . के बीच होता है एलएसआई 1.8 से ऊपर स्केल घना होता है और यूडीसी के खिलाफ सुरक्षात्मक होता है (हालांकि ओवरहीटिंग एक समस्या हो सकती है)। एलएसआई <0.8 पर, यूडीसी स्केल निर्माण द्वारा ट्रिगर नहीं होता है। एलएसआई की गणना ऑपरेटिंग तापमान पर की जानी चाहिए। कठोर जल सेवा में 316 शीथ निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को क्लोराइड 200 पीपीएम से अधिक होने पर एलएसआई को 1.0 से नीचे रखना होगा या स्केल अवरोधकों को शामिल करना होगा जो स्केल आकृति विज्ञान को प्रभावित करते हैं। यहां दी गई कार्यप्रणाली पीएच, एलएसआई और यूडीसी की मापने योग्य दरों के बीच एक संबंध प्रदान करती है, जो ग्राहकों को जल रसायन चुनने की अनुमति देती है जो स्केल प्रेरित स्थानीयकृत क्षरण को रोक देगी।