Nima uchun 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari o'rtacha-xloridli issiq suv saqlash idishlarida PTFE qo'llab-quvvatlash qavslari ostida tezlashtirilgan yoriqlar korroziyasini boshdan kechiradi?

Issiq suv saqlash idishlaridagi elektr isitish quvurlari uchun qo'llab-quvvatlovchi qavslar ko'pincha politetrafloroetilen (PTFE) yoki boshqa ftorpolimerlardan tayyorlanadi va ular 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqni uglerod po'latdan yasalgan idish devorlaridan ushlab turish uchun ishlatiladi. Ushbu dizayn bir-biriga o'xshash bo'lmagan metallarning galvanik korroziyasini oldini oladi, ammo tijorat suv isitgichlari va issiqlik saqlash tizimlarining dala nosozliklarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, PTFE kronshteyn va 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiq o'rtasida hosil bo'lgan yoriq agressiv mahalliy kimyoni hosil qiladi, bu esa chuqurchalar va yoriqlar korroziyasini rag'batlantiradi, bu ko'pincha faqat 6 oy ichida suvning ishdan chiqishiga olib keladi. 50-150 ppm xlorid. PTFE materialining o'zi kimyoviy jihatdan inertdir, ammo PTFE ning singdirilmaydigan o'tkazmaydigan xususiyati kislorod va suvning zich yoriqlarga kirishiga to'sqinlik qiladi, bu esa differentsial aeratsiya hujayralari shakllanishiga olib keladi. Yoriq paydo bo'lgandan so'ng, yoriqda tutilgan suv mahalliy pH ni 3,5-4,0 gacha tushiradigan gidroliz reaktsiyalarini o'tkazadi. Xlorid ionlari zaryadning neytralligini saqlab qolish uchun yoriqga o'tadi va suvning umumiy konsentratsiyasidan 10 baravar ko'p konsentratsiyaga etadi. Ushbu maqola 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan qobiqlarda PTFE tayanchlari ostida yoriqlar korroziyasining kinetikasini baholaydi va issiq suv xizmatida bunday nosozlik rejimini oldini olish uchun muhandislik usullarini taklif qiladi.

G'ovak bo'lmagan polimer tayanchlar ostidagi yoriqlar korroziyasining elektrokimyoviy mexanizmi-
316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan yoriqli korroziya mexanizmi diffuziya cheklangan zonasini hosil qilish uchun odatda 0,1 mm dan kichik bo'lgan geometrik bo'shliqni talab qiladi. Kauchuk yoki silikon yostiq qatlamlarini o'z ichiga olgan g'ilofga mahkamlanganda, PTFE qo'llab-quvvatlash qavslari siqilish va termal kengayish farqlariga qarab 0,05-0,3 mm bo'shliqlarni hosil qilishi mumkin. Katta hajmdagi suv bu yoriqga kirganda, cheklangan hajmdagi kislorod metall yuzasida katodik pasayish jarayonlari tufayli tezda tugaydi. Katodik jarayonda kislorod va elektronlar gidroksid ionlarini hosil qilish uchun qaytariladi: O 2 + 2H 2 O + 4e- → 4OH - Biroq, PTFE kislorod diffuziyasini o'tkazmaydigan bo'lgani uchun, suvning umumiy hajmidan to'ldirilishi yo'q. Tuzoq bo'lib qolgan kichik hajm havosizlanadi va mahalliy salohiyat 316 zanglamaydigan po'lat uchun faol korroziya hududiga o'tadi. Yoriqdagi metall xlorid gidrolizdan o'tib, erkin kislota hosil qiladi: FeCl 2 + 2H 2 O → Fe(OH) 2 + 2 HCl Ushbu avtokatalitik usul pHni 316 zanglamaydigan po'latni pasaytiruvchi darajaga tushiradi, bu esa atigi 50-100 ppm hujumni talab qiladi.

PTFE bloklari va 316 zanglamaydigan po'lat plitalar orasidagi yoriqlarga joylashtirilgan mikroelektrodlar bilan olib borilgan eksperimental tadqiqotlar 70 daraja haroratda 100 ppm xloridli suvda quyidagi progressiyani ko'rsatdi:

Birinchi 24 soat: Ommaviy pH 7,2, yoriq pH 6,5, yoriq xlorid 120 ppm.

72 soat. Yoriq pH 5,2, xlorid 280 ppm. Ochiq elektron potentsial Ag/AgCl ga nisbatan +50 mV dan -250 mV ga siljiydi.

168 soat pH 3,8 xlorid 960 ppm (yoriq). Ko'rinadigan chuqurlik yoriq chetidan boshlanadi.

336 soat: pH 3,2, yoriqdagi xlorid kontsentratsiyasi 1100 ppm Chuqurga kirish tezligi 70 daraja haroratda haftasiga 0,1 mm dan ortiq.

60-80 daraja issiq suv saqlash tanklari uchun korroziya tezligi har 10 darajaga ko'tarilganda tez tarqalish tezligi va agressiv gidroliz kinetikasi tufayli 2-3 marta oshiriladi.

Bo'shliqning kritik kengligi va materialning muvofiqligi muammolari
Barcha yoriqlar bir xil darajada zararli emas. Eng agressiv yoriq korroziyasi ma'lum bir geometrik diapazonda sodir bo'ladi va PTFE-zanglamaydigan po'latdan yasalgan interfeys to'g'ridan-to'g'ri hal qiluvchi zonaga to'g'ri keladi. 75 daraja haroratda 150 ppm xloridli suvda 316 zanglamaydigan po'latdan boshqariladigan bo'shliqni o'rganish natijalari quyidagicha. 500 soatdan keyin yoriqlar kengligi va chuqurning maksimal chuqurligi o'rtasidagi bog'liqlik:

Yoriq bo'shlig'i kengligi (mm) Kislorod tarqalish holati Maksimal chuqurlik chuqurligi (mm) Chuqur morfologiyasi < 0,02 (asosan metall bilan metall aloqa) Suv kirmaydi, yoriqlar korroziyasi yo'q 0,00 Hujum yo'q 0,02 – 0,08 Jiddiy kislorod yetishmasligi, suvning kirishi chegaralangan 0,2 pi5epts
0,08 - 0,25 O'rtacha suv almashinuvi, faol avtokatalitik tsikl 0,40-0,70 Katta kesilgan teshiklar
0,25 - 0,50 Pastroq zo'ravonlik, qisman suv aylanishi 0,15 - 0,30A sayoz xandaklar soni 0,50 Erkin suv aylanishi, kislorod tarqalishi mumkin < 0,05 Minimal hujum PTFE qo'llab-quvvatlash qavslarini metall kayışlar yoki prujina qisqichlari bilan siqish ko'pincha 0,0-0,2 oraliqda bo'shliqlarni hosil qiladi. Shuning uchun PTFE kauchuk yoki tola bilan mustahkamlangan kompozitlar kabi gözenekli materiallarga nisbatan o'ziga xos qiyinchilikdir. Kauchuk qistirmalari va EPDM (etilen propilen dien monomer) materiallari kislorodni biroz o'tkazuvchan bo'lib, vaqti-vaqti bilan passiv sharoitlarni saqlab qolishi mumkin bo'lgan bosqichma-bosqich o'tishga imkon beradi. PTFE 0,5 × 10⁻¹³ sm³·sm/(sm²·s·Pa) atrofida kislorod o'tkazuvchanligiga ega va shuning uchun amalda mukammal kislorod to'sig'i hisoblanadi, ya'ni yoriqlar hajmi butunlay havosizlanadi.

Tijorat suv isitgichlarining xizmat muddatini qisqartirish bo'yicha dala ma'lumotlari
247 ta ishlamay qolgan 316 ta zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlari (150-500 litr sig'im, 60-80 daraja harorat, 40-200 ppm xloridli shahar suvi) ning 247 ta nosozlik sababini tahlil qilish natijasida aniqlandi: 43% nosozliklar PT3ld da boshlangan. issiqlikdan ta'sirlangan zonalar{{10}, 18% klemens qistirmalari va 8% to'g'ri qobiq qismlarida umumiy chuqurchalar. PTFE yoriqlari bilan bog'liq nosozliklar uchun o'rtacha vaqt-payvandlash bilan bog'liq nosozliklar uchun 31 oyga qarshi-14 oy va umumiy chuqurlikdagi nosozliklar uchun 46 oyni tashkil etdi.

Tankning pastki qismidagi eng issiq suv zonasida PTFE qavslardan foydalanadigan isitgichlar uchun qisqaroq ishlamay qolish davri kuzatildi. Eng issiq suv saqlash tanklarining pastki uchdan bir qismida tabaqalanib, mahalliy isitish effektlari tufayli g'ilof harorati umumiy belgilangan qiymatdan 5-15 daraja yuqoriga etadi. Isitgichlardagi PTFE qavslari 75 daraja ommaviy haroratda va 80-85 daraja zonada o'rtacha 8-11 oy ichida ishlamay qoldi.

Muvaffaqiyatsiz isitish moslamalaridagi suv kimyosi ma'lumotlarining miqdoriy tekshiruvi xlorid konsentratsiyasi va PTFE{0}}yoriqlari buzilishigacha bo'lgan vaqt o'rtasidagi yuqori bog'liqlikni ko'rsatadi:

< 30 ppm chloride: No PTFE crevice failures recorded in 60 months.

30-80 ppm xlorid: o'rtacha etishmovchilik 28 oy (18-48 oy oralig'ida).

80-150 ppm xlorid O'rtacha etishmovchilik 12 oy 6-24 oy oralig'i.

150-300 ppm xlor O'rtacha etishmovchilik 4 oy 2-8 oy oralig'i

Amaliy ma'no shundan iboratki, PTFE qo'llab-quvvatlovchi qavslar ko'plab shahar suv manbalarida (odatda 20-100 ppm xlorid) isitish moslamasidagi eng zaif bo'g'indir, garchi xloridning umumiy miqdori 316 zanglamaydigan po'latdan 5-10 yil davomida etarli bo'lishi kerakligini ko'rsatsa ham.

PTFE yoriqlari muammosini bartaraf etish uchun dizayndagi o'zgarishlar
Tankning asosiy dizayniga qo'shimcha ravishda, qo'llab-quvvatlovchi qavslar ostidagi yoriqlar korroziyasini minimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bir qator texnik amaliyotlar mavjud. Eng samarali usullar qavsning materialini, o'rnatishning geometriyasini yoki aloqa nuqtasida qobiqning sirt sifatini o'zgartiradi.

Birinchidan, PTFE qavslarini kislorod o'tkazuvchan yoki butunlay gözenekli materiallar bilan almashtiring. EPDM ko'pikli kauchuk tayanchida polimer matritsasi orqali kislorod tarqalishi uchun yo'l ochiladi, shuning uchun siqilish ostida ham metall yuzasida ijobiy potentsial saqlanib qoladi. 75 daraja haroratda 150 ppm xloridli suvda 316 ta qobiqdagi PTFE va EPDM ko'pikli qavslar sinovlari shuni ko'rsatdiki, EPDM{6}}bilan jihozlangan isitgichlar 2000 soatdan keyin hech qanday yoriqlar paydo bo'lmaydi, lekin PTFE{8}}jihozlangan isitgichlar 0,4 mm0 dan keyin hosil bo'ladi.

Ikkinchidan, drenaj kanallari bilan qattiq qavslarni qayta loyihalash. PTFE bloki uzluksiz bo'lmaydi, lekin ular orasidagi interval 5 mm bo'lgan 3{1}}nuqtali kontakt yostig'iga (har bir yostiq kengligi 3-5 mm) ega bo'ladi. G'ilof bilan aloqa uzunligi 20-40 mm bo'lishi kerak. Bo'shliqlar suv va kislorodning to'plangan bo'shliqlarga ommaviy oqimini ta'minlaydi. Sinov shuni ko'rsatadiki, uchta yostiqli qavs dizayni qattiq kontaktli qavsga nisbatan yoriqlar korroziyasi chuqurligini 80% ga kamaytiradi.

Uchinchidan, braket bilan aloqa qilish joylarida g'ilofga termal püskürtülmüş alyuminiy qoplamani belgilang. Buning sababi 0,1-0,2 mm alyuminiy qoplamasi, afzalroq korroziyaga olib keladi va 316 zanglamaydigan po'latdan himoya qilish uchun qurbonlik anodini ta'minlaydi. 80 gradusda 200 ppm xloridda tezlashtirilgan sinov alyuminiy bilan qoplangan aloqa nuqtalari 3000 soatdan keyin 316 chuqurchalarsiz buzilmaganligini ko'rsatadi. Qoplanmagan boshqaruv elementlari 500-800 soat ichida muvaffaqiyatsiz tugadi.

To'rtinchidan, agar sizda sozlab bo'lmaydigan PTFE qavslaringiz bo'lsa, qavs va g'ilof orasiga yuqori haroratli polisulfid plomba yoki silikon qistirmasini joylashtiring. Plomba yoriqni to'liq yopib qo'yadi, suv kirishini va differentsial aeratsiya kamerasini yo'q qiladi. Ammo bu usul ehtiyotkorlik bilan qo'llashni va vaqti-vaqti bilan tekshirishni talab qiladi, chunki plomba vaqt o'tishi bilan yomonlashadi va -yoriqni qayta tiklaydi.

Isitgich tayanchlari uchun spetsifikatsiya tili, korroziyaga chidamli
PTFE yoki boshqa polimer qo'llab-quvvatlovchi qavslardan foydalangan holda issiq suv saqlash tizimlari uchun 316 zanglamaydigan po'latdan yasalgan elektr isitish quvurlarini sotib olayotganda, muhandislar xarid spetsifikatsiyasiga quyidagi talablarni kiritishlari kerak. Xloridning massa kontsentratsiyasi 50 ppm dan ortiq bo'lsa, qavs moddasi kislorod-o'tkazuvchan polimer (masalan, EPDM ko'pik) bo'lishi yoki qavsning kengligi kamida 2 mm bo'lgan drenaj kanallari bo'lishi kerak, ular 10 mm dan oshmaydigan oraliqda bo'lishi kerak yoki barcha aloqa joylarida g'ilof yuzasi minimal ruxli alyuminiy bilan ta'minlangan bo'lishi kerak. qalinligi. Xlorid darajasi 150 ppm dan yuqori bo'lishi kutilayotgan tanklar uchun polimer tayanchlarini yaxlit payvandlangan tirgaklari (asosiy trubkadan 316 ta zanglamaydigan po'lat proyeksiyalar) yordamida to'liq olib tashlashni tavsiya eting yoki g'ilof materialini super{12}}ostenit qotishmasidan 254 SMO2 saqlash tizimidan foydalangan holda yangilang. Payvandlangan o'rindiqli dizayn isitgichning o'rtacha ishlash muddati 200–300 ppm xlorid bo'lgan suvda 8 yildan ortiqni ta'minlaydi, xuddi shu xizmatdagi PTFE{20}}qavsli dizaynlar uchun 4–8 oy. Muammo 316 zanglamaydigan po'latdan emas, balki boshqa zararsiz PTFE kronshteynidan kelib chiqqan yoriq ekanligini tan olgan holda, muhandislar tijorat issiq suv isitish tizimlarida eng keng tarqalgan nosozlik rejimini olib tashlash uchun oddiy va arzon narxlardagi dizayn tuzatishlarini belgilashlari mumkin.