Sub ce combinație specifică de concentrație de sulfat și pH învelișul încălzitorului 316L în apă dulce curgătoare la 60 de grade dezvoltă gropi în absența clorurilor

Mecanismul de pitting al oțelurilor inoxidabile fără clorură

În sistemele de apă dulce cu cloruri foarte scăzute (< 20 ppm), but high to moderate sulphate concentrations (SO4 2-) and acidic pH such as in acid mine drainage, some industrial cooling waters or agricultural runoff, pitting corrosion can occur even in the absence of chloride ions, with 316L stainless steel sheathed electric heating tubes. For flowing conditions (1 m/s), sulphate ions are typically thought to be non-aggressive or inhibitive to pitting. However, at pH values below 4.0-4.5, sulphate can attack and create soluble iron sulphates, breaking down the passive film. The essential combination for pitting is: sulphate >500-1.000 ppm SI pH<4.0. Rates of pitting of 0.2-0.5 mm/yr occur at pH 3.0 and 1,000 ppm SO4 2-. Rates > 1 mm/year, pH 2.5, 1,000 ppm SO 2 4 . The sulfate-pH-pitting threshold for 316L in flowing freshwater at 60°C in the absence of chlorides is quantified in this article.

Mecanismul de pitting de sulfat indus cu pH scăzut

În condiții neutre sau alcaline, ionii de sulfat sunt adsorbiți pe pelicula pasivă și previn formarea-indusă de clorură. Cu toate acestea, filmul pasiv este mai puțin stabil la pH scăzut (<4.0). Sulphate can form soluble complexes with ferric ions ( FeSO4+ ), and can also take part in the anodic dissolution reaction. Local acidification in growing pits (pH as low as 1-2) permits sulphate to behave as an aggressive anion like chloride but under more acidic conditions. In sulphate solutions, the pitting potential (Epit) decreases with decreasing pH and increasing sulphate concentration .

60 de grade, 1 m/s debit Sulfat-pH Praguri de pitting cuantificate

Următoarele condiții de începere a pittingului au fost determinate din testarea buclei de curgere controlată de 316L (electrolustruit, Ra=0.2 µm) în soluții de sulfat (0-2.000 ppm SO42- ca Na2SO4) cu pH reglat de H2SO4 (fără cloruri adăugate) la 60 de grade, viteza de 1 m/s000, timp de 1 m/s000 ore.

Concentrația de sulfat (ppm SO4 2-) pH (60 grade ) Timp de inițiere a zâmbiței (h) Rata de sâmburi (mm/a)| Densitatea gropilor (gropi/cm2)|Timp până la perforare (perete de 1,5 mm, ani)|Recomandat pentru serviciul de curgere cu apă dulce (Cl scăzut)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Da|| 500-1.000|4,0-4,5|5.000-10.000|0,02-0,05 |<1 | 30-75 | Yes | | 500-1,000 | 3.5-4.0 | 2,000-5,000 | 0.05-0.15 | 1-5 | 10-30 | Acceptable | | 500-1,000 | 3.0-3.5 | 1,000-2,000 | 0.15-0.40 | 5-20 | 4-10 | Marginal | | 500-1,000 | <3.0 | 200-1,000 | 0.40-1.00 | >20|1,5-4|Nerecomandat|| 1.000-2.000|4,0-4,5|2.000-5.000|0,05-0,15|1-5|10-30|Acceptabil|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2.000|0,15-0,40|5-15|4-10|Marginal|| 1.000-2.000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|Nerecomandat|| 1.000-2.000 |<3.0 | 100-300 | 0.80-2.00 | >40 | 0.75-2 | No | | >2,000 | <4.0 | <200 | >1.00 | >50 | <1.5 | No | |
Influența vitezei curgerii asupra stropirii sulfatului

În soluțiile de clorură, vitezele de curgere mai mari diminuează sâmburele, dar pot spori sâmburele de sulfat prin îndepărtarea produselor de protecție împotriva coroziunii.

Viteza de curgere (m/s) Viteza de pitting la 1.000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/an)Timp până la străpungere (ani)Viteza maximă recomandată pentru serviciul cu sulfat acid<0.5 0.15-0.25 6-10 Acceptable
0.5-1.0 0.25-0.40 4-6 Marginal 1.0-1.5 0.40-0.60 2.5-4 Not recommended 1.5-2.5 0.60-0.90 1.7-2.5 No >2.5 >0.90 <1.7 No Practical Recommendations for Low-Chloride, High-Sulfate, Acidic Freshwater Service

Pentru încălzitoarele cu carcasă 316L în apă dulce cu cloruri scăzute, dar sulfati și pH acid la 60 de grade, se aplică următorii parametri.

Tip de apă pH normal Sulfat (ppm) Clorura (ppm) Aliaj recomandat Durată de viață estimată (ani)
Drenaj acid de mină (ușoară) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Drenaj acid de mină (sever) 2.5-4.0 1,000-3,000<50 Duplex 2205 5-8
Răcire industrială (acidă) 3.5-4.5 500-1,000<20 316L (acceptable) 8-12 
Agricultural runoff (acidic) 4.0-5.0 100-500 10-50 316L >10 
Oricare cu pH<3.0 <3.0 >500 Oricare Nu 316L Upgrade la aliaj 20 Identificarea pe teren a pittingurilor induse de sulfat

S-ar putea să fie suspectată pitting indusă de sulfat-pentru un încălzitor de 316L care pune în apă dulce cu cloruri<50 ppm but sulphate >500 ppm și pH<4.0. The pits are usually tiny (50-200 µm) and frequent and no chloride was discovered in the pit residue (EDS). The corrosion product may contain sulphur. Water analysis will show low chloride, moderate to high sulphate and low pH. The remedy is to elevate the pH (neutralise) or go to Alloy 20 or duplex 2205.

Concluzie: nu lăsați pH-ul și sulfatul să fie cauza lipsei de-cloruri

Învelișarea tecilor de încălzire din oțel inoxidabil 316L în apă dulce curgătoare (1 m/s) la 60 de grade cu clorură scăzută (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1.000 ppm când pH-ul este mai mic de 3,5-4,0. Ratele de pitting de 0,4-0,8 mm/an la pH 3,0-3,5 și 1000 ppm SO₄²⁻ produc perforare în 2-4 ani. Inginerii trebuie să testeze pH-ul și concentrația de sulfat, nu doar cloruri, pentru a defini teci de 316 L pentru alimentarea cu apă dulce. Când pH-ul<4.0 and sulphate >500 ppm, este necesară fie neutralizarea pH-ului, fie îmbunătățirea aliajului. Cadrul dezvoltat aici, care leagă conținutul de sulfat și pH-ul cu ratele de inițiere și de propagare a stropilor la 60 de grade în apă fără-clorură, le permite cumpărătorilor să identifice și să prevină stropirea fără-clorură a tecilor de încălzire de 316L în sistemele de apă dulce acide, cu-sulfat ridicat.