316 स्टेनलेस स्टील हीटर शीथ और उसके माउंटिंग फ्लैंज के बीच कितनी महत्वपूर्ण दरार गैप चौड़ाई 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में 80 डिग्री पर त्वरित पिटिंग शुरू करती है

ऑक्सीजन की कमी और स्थानीय अम्लीकरण की ज्यामितीय सीमा

शीथ और माउंटिंग घटक के बीच की दरार फ्लैंज या टैंक की दीवारों के माध्यम से लगाए गए 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे विसर्जन हीटरों के स्थानीयकृत क्षरण के लिए सबसे संवेदनशील साइट है। जब दरार का अंतर एक महत्वपूर्ण चौड़ाई तक कम हो जाता है, आम तौर पर 0.1 मिमी और 0.5 मिमी के बीच, जो क्लोराइड एकाग्रता और तापमान पर निर्भर करता है, तो थोक पानी का प्रवेश प्रतिबंधित हो जाता है, और दरार से ऑक्सीजन समाप्त हो जाती है। इसके बाद, क्लोराइड की सांद्रता बढ़ जाती है और पीएच कम हो जाता है, जिससे तेजी से गड्ढे और दरारों का क्षरण होता है। 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में 0.3 मिमी से कम के दरार अंतराल के साथ एक 316 म्यान 80 डिग्री पर 6-12 महीनों में दरार का क्षरण शुरू कर देगा, लेकिन 0.5 मिमी से अधिक के दरार अंतर के साथ समान म्यान 5+ वर्षों तक निष्क्रिय रहेगा। यह लेख सामान्य गर्म पानी की परिस्थितियों में 316 शीथों के लिए आवश्यक दरार अंतराल की चौड़ाई का अनुमान लगाता है और दरार मुक्त माउंटिंग के लिए डिज़ाइन मानदंड देता है।

दरार संक्षारण की शुरुआत के लिए विद्युत रासायनिक तंत्र

316 स्टेनलेस स्टील का दरार क्षरण तब शुरू होता है जब दरार की ज्यामिति दरार के भीतर धातु की सतह पर थोक समाधान से ऑक्सीजन के संवहन और प्रसार हस्तांतरण में बाधा डालती है। दरार के अंदर कैथोडिक प्रक्रियाओं (ऑक्सीजन की कमी) द्वारा ऑक्सीजन की खपत होती है और थोक समाधान वातित होने पर स्थानीय ऑक्सीजन एकाग्रता लगभग शून्य स्तर तक गिर जाती है। यह संभावित अंतर एक गैल्वेनिक सेल स्थापित करता है। दरार की बाहरी सीमाएँ (अत्यधिक ऑक्सीजनयुक्त) कैथोड बन जाती हैं और दरार की आंतरिक सीमाएँ (डीऑक्सीजनयुक्त) एनोड बन जाती हैं। चार्ज को बेअसर करने के लिए क्लोराइड आयन दरार में आकर्षित होते हैं, जिससे थोक में 100 गुना सांद्रता प्राप्त होती है। घुले हुए धातु आयनों (Fe 3+ , Cr 3+ ) का एक साथ जल-अपघटन हाइड्रोजन आयन बनाता है और स्थानीय pH को 2-4 तक कम कर देता है। 316 पर निष्क्रिय फिल्म के टूटने पर उच्च क्लोराइड और कम पीएच के प्रभाव का तेजी से एनोडिक विघटन शुरू करने के लिए अध्ययन किया गया था। महत्वपूर्ण गैप चौड़ाई सबसे बड़ी गैप चौड़ाई है जिसकी ऑक्सीजन प्रसार ऑक्सीजन खपत की भरपाई नहीं कर सकता है। स्थिर या निम्न-प्रवाह सेटिंग्स में यह महत्वपूर्ण अंतर आम तौर पर 0.3 और 0.5 मिमी के बीच होता है। 0.5 मिमी से बड़े अंतराल निष्क्रियता बनाए रखने के लिए ऑक्सीजन के पर्याप्त मार्ग की अनुमति देते हैं। यदि अंतराल 0.3 मिमी से कम चौड़े हैं, तो वे घंटों से लेकर दिनों के भीतर ऑक्सीजन रहित हो जाते हैं और कम-क्लोराइड वाले पानी में भी दरार के क्षरण से प्रभावित होते हैं।

200 पीपीएम क्लोराइड मात्रा में 80 डिग्री पर 316 के क्रेविस संक्षारण के लिए सीमाएँ।

80 डिग्री पर वातित 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में हीटर शीथ सतह का प्रतिनिधित्व करने वाली 316 स्टेनलेस स्टील शीटों पर विनियमित गैप चौड़ाई के साथ क्रेविस फॉर्मर्स के साथ व्यवस्थित परीक्षण ने क्रेविस संक्षारण शुरुआत के लिए महत्वपूर्ण क्रेविस गैप निर्धारित किया है। परीक्षण 12 महीने लंबा था, जिसमें इकाइयों को समय-समय पर अलग किया जाता था और हमले के लिए जांच की जाती थी। परिणाम अंतराल की चौड़ाई में 0.4 मिमी से 0.5 मिमी तक अचानक परिवर्तन दर्शाते हैं। 6 महीने के भीतर 0.4 मिमी या उससे नीचे के सभी नमूनों में दरार का क्षरण शुरू हो गया था। .5 मिमी या इससे बड़े अंतराल पूरे 12 महीनों तक हमले से मुक्त थे। लंबे समय तक सेवा के लिए एक्सट्रपलेशन, 0.5-0.8 मिमी के अंतराल शत्रुतापूर्ण जल रसायन विज्ञान या थर्मल साइक्लिंग की उपस्थिति में एकाग्रता प्रभाव पैदा करने वाले 3-5 वर्षों के बाद हमला शुरू कर सकते हैं। 316 शीथों के लिए दरार संक्षारण की शुरुआत का विस्तृत समय अंतराल की चौड़ाई, क्लोराइड एकाग्रता और तापमान के आधार पर नीचे दी गई तालिका में दिया गया है।

दरार अंतराल चौड़ाई (मिमी) क्लोराइड एकाग्रता (पीपीएम) तापमान (डिग्री) दरार संक्षारण की शुरुआत का समय छिद्रण का समय (शुरुआत के बाद 1.5 मिमी दीवार) 5 साल की सेवा के लिए अनुशंसित<0.1 (tight contact) 200 80 <1 month 3-6 months No 0.1-0.2 200 80 1-3 months 3-6 monthsNo 0.2-0.3 200 80 3-6 months 6-12 months No
0.3-0.4 200 80 6-9 महीने 9-18 महीने नहीं 0.4-0.5 200 80 9-12 महीने 12-24 महीने सीमांत
0.5-0.7 200 80 >24 महीने (शुरू नहीं हो सकता) -हां (परीक्षा के साथ)
0.7-1.0 200 80 >60 महीने - हां1.0 (खुला अंतराल) 200 80 कोई दरार संक्षारण नहीं - हां
0.5-0.7 500 80 6-12 months 12-18 months No 0.5-0.7 200 60 >60 महीने हाँ
0.3-0.5 200 60 12-24 महीने 24-36 महीने हीटर माउंटिंग असेंबलियों में ज्यामितीय दरारों की निगरानी के साथ स्वीकार्य

फ्लैंग्ड विसर्जन हीटरों के लिए तीन लगातार डिजाइन तत्व अंतराल चौड़ाई के साथ दरारों को जन्म देते हैं जो अक्सर महत्वपूर्ण सीमा से नीचे होते हैं। पहला संपीड़न फिटिंग या गैसकेटेड फ्लैंज है जहां म्यान एक इलास्टोमेरिक या पीटीएफई सील से गुजरता है जो धातु के खिलाफ संपीड़ित होता है। संपर्क दबाव संपर्क स्थलों पर अंतर को लगभग शून्य तक कम कर सकता है, जबकि संपर्क बिंदुओं के बगल के क्षेत्रों में अभी भी 0.1{7}}0.2 मिमी का अंतराल हो सकता है। दूसरा प्रकार वेल्डेड या थ्रेडेड बुशिंग है जिसमें म्यान को 0.2-0.3 मिमी के निकासी छेद के साथ एक निकला हुआ किनारा ब्लॉक में रखा जाता है। यह क्लीयरेंस क्रिटिकल क्रेविस रेंज में है जो अभी भी असेंबली के लिए आवश्यक है। तीसरा स्केल या मलबा है जो म्यान और एक टाइट फिटिंग ट्यूब शीट के बीच बनता है, जिससे उप-महत्वपूर्ण दरारों के नेटवर्क में एक बड़ा अंतर कम हो जाता है। नए हीटर डिज़ाइन दरार के क्षरण की संभावना को कम करने के लिए 1.0 मिमी (1.0-1.5 मिमी की निकासी के साथ झाड़ी का उपयोग करके) का न्यूनतम अंतर निर्धारित करते हैं। ठोस फ़्लैंज का उपयोग करने वाले मौजूदा डिज़ाइनों को खुले समर्थन ब्रैकेट या क्लैंप द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, जहां शीथ अलग-अलग स्थानों पर जुड़ता है (अन्यत्र खुले अंतराल के साथ तीन या चार बिंदु संपर्क), निरंतर दरार ज्यामिति को बाधित करता है।

अपरिहार्य गंभीर अंतरालों के लिए शमन रणनीतियाँ

यदि डिज़ाइन मापदंडों के लिए 0.5 मिमी से कम दरार अंतराल की आवश्यकता होती है, जैसे कि उच्च दबाव वाले निकला हुआ किनारा सील में जहां सख्त सहनशीलता की आवश्यकता होती है, तो दरार के क्षरण को रोकने के लिए तीन शमन उपायों का उपयोग किया जाता है। पहला और सबसे सफल पॉलीमेरिक या इलास्टोमेरिक गास्केट का अनुप्रयोग है जो दरार से पानी को पूरी तरह से रोकता है। कोई भी इलेक्ट्रोलाइट दरार में प्रवेश नहीं करता है, और इसलिए एक संपीड़ित पीटीएफई या ईपीडीएम गैसकेट द्वारा प्रदान किए गए वॉटरटाइट क्लोजर द्वारा क्लोराइड एकाग्रता और ऑक्सीजन की कमी से बचा जाता है। इस विधि के लिए गैसकेट सामग्री को द्रव तापमान (ईपीडीएम 120 डिग्री तक, पीटीएफई 250 डिग्री तक) के अनुकूल होना आवश्यक है। दूसरा दृष्टिकोण मिश्र धातु 625 या टाइटेनियम के वेल्डेड संक्रमण टुकड़े का उपयोग करके, माउंटिंग साइट पर म्यान के लिए अधिक दरार प्रतिरोधी मिश्र धातु का चयन करना है। इन सामग्रियों में 0.1 मिमी से कम के महत्वपूर्ण दरार अंतराल हैं, इसलिए तंग मंजूरी भी हमला शुरू नहीं कर सकती है। तीसरा विकल्प कैथोडिक सुरक्षा है। यदि हीटर शीथ को बलि जस्ता या एल्यूमीनियम एनोड से जोड़ा जाता है, तो दरार के अंदर की क्षमता को पिटिंग क्षमता से कम किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए शीथ के हाइड्रोजन उत्सर्जन से बचने के लिए सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है।

क्षेत्र में स्थापित हीटरों पर दरार संक्षारण की पहचान

सर्विस हीटर में माउंटिंग फ्लैंज पर दरार का क्षरण दिखाई देगा, जो कि फ्लैंज या गैस्केट के ठीक बगल में गड्ढे या सामान्य बर्बादी की एक रिंग के रूप में दिखाई देगा, आमतौर पर संपर्क के बिंदु से 1 से 5 मिमी की दूरी पर। हमला आम तौर पर तब सबसे गहरा होता है जब दरार का अंतर सबसे छोटा होता है। यदि आप अलग किए गए फ्लैंज के नीचे देखते हैं तो आप देख सकते हैं कि संक्षारणित क्षेत्र एक गहरे गड्ढे वाला बैंड है जिसमें कोई चमकदार धातु नहीं दिख रही है। संक्षारण उत्पादों में आमतौर पर हरे निकल क्लोराइड लवण शामिल होते हैं। यदि हीटर 1-2 साल से अधिक समय से सेवा में है और पानी में 100 पीपीएम से ऊपर क्लोराइड है, तो जब भी किसी भी कारण से फ़्लैंग्ड हीटर को हटाया जाता है तो दरार के क्षरण का संदेह होना चाहिए। प्रतिस्थापन के लिए नए हीटर को या तो गैप ओपन डिज़ाइन (1.0 मिमी क्लीयरेंस से अधिक या उसके बराबर) या पूरी तरह से सीलिंग गैस्केट के साथ रखा जाना चाहिए जो किसी भी इलेक्ट्रोलाइट को प्रवेश की अनुमति नहीं देता है।

निष्कर्ष: बिना किसी दरार के विश्वसनीय सेवा

12 महीनों के दौरान 0.5 मिमी से कम की दरार की चौड़ाई के लिए 80 डिग्री पर 200 पीपीएम क्लोराइड पानी में 316 स्टेनलेस स्टील से घिरे विसर्जन हीटरों में दरार का क्षरण शुरू हुआ और 24 महीनों के भीतर छिद्र हुआ। यदि अंतराल 0.7 मिमी से अधिक है, तो इकाई 5+ वर्षों की परेशानी मुक्त सेवा की गारंटी देगी। फ़्लैंग्ड हीटर चुनते समय, आपके पास तीन विकल्प होते हैं: माउंट को डिज़ाइन करें ताकि आपके पास शीथ और किसी भी आसन्न धातु की सतह के बीच कम से कम 1.0 मिमी की निकासी हो, पानी को दरार क्षेत्र में प्रवेश करने से रोकने के लिए पूरी तरह से सीलिंग गैसकेट का उपयोग करें, या इंटरफ़ेस पर शीथ सामग्री को अधिक दरार प्रतिरोधी मिश्र धातु में अपग्रेड करें। यहां दिया गया दृष्टिकोण खरीदारों को बढ़ते ज्यामिति को निर्दिष्ट करने की अनुमति देता है जो आरंभ करने के लिए मात्रात्मक समय-सीमाओं के साथ दरार अंतराल चौड़ाई से संबंधित करके गर्म पानी वाले क्लोराइड में काम करने वाले फ़्लैंग्ड 316 विसर्जन हीटरों में समयपूर्व विफलता के सबसे आम कारण से बचाता है।