На химическом заводе после четырнадцати месяцев эксплуатации был извлечен погружной нагреватель из ПТФЭ из бака травления серной кислотой. Поверхность оболочки, обращенная к отростку, была в хорошем состоянии. Область за монтажными кронштейнами-области, где кронштейны соприкасаются с обогревателем-имеют темные пятна и ямки. Металл под ПТФЭ подвергся коррозии, и в двух местах коррозия проникла достаточно глубоко, чтобы создать точечную утечку.
Щелевая коррозия возникает в узких зазорах между монтажными кронштейнами и поверхностью нагревателя. Зазор слишком мал для циркуляции жидкости, но достаточно велик для входа технологической жидкости. Жидкость в зазоре застаивается, а химический состав внутри щели меняется таким образом, что ускоряется коррозия.
Почему за монтажными кронштейнами образуются щели
Монтажные кронштейны крепятся к обогревателю сваркой, болтами или зажимами. Каждый метод крепления создает щель между кронштейном и поверхностью обогревателя. Ширина щели может составлять всего несколько тысячных дюйма, но она достаточно велика, чтобы жидкость могла проникнуть в нее за счет капиллярного действия.
Щель защищена от объемного потока. Жидкость внутри не может циркулировать. Кислород и другие растворенные вещества расходуются в результате реакций коррозии, но не могут быть восполнены. Химический состав щелевой жидкости меняется.
| Метод крепления | Ширина щели | Замена жидкости | Риск коррозии | Лучшая практика |
|---|---|---|---|---|
| Сварной кронштейн | 0–0,05 мм | Никто | Высокий уровень дефектов сварки | Сварной шов с полным проплавлением |
| Болтовой кронштейн | 0,05–0,2 мм | Очень низкий | Очень высокий | Уплотнение с прокладкой |
| Зажимной кронштейн | 0,1–0,5 мм | Низкий | Высокий | Используйте твердую прокладку из ПТФЭ. |
| Кронштейн с прорезями | 0,5–1,0 мм | Умеренный | Умеренный | Промыть водой |
Способы крепления кронштейнов и риск их щелевой коррозии
Химия щелевой коррозии
В щели растворенный в жидкости кислород расходуется на начальную реакцию коррозии. Кислород не может быть пополнен, поскольку щель защищена от объемного потока. Концентрация кислорода внутри расщелины падает, а снаружи остается высокой. Разницу создает ячейка концентрации кислорода.
Металл внутри щели становится анодным-он подвергается коррозии. Металл за пределами щели становится катодным-он защищен. Скорость коррозии внутри щели увеличивается.
Ионы металлов, образующиеся в результате реакции коррозии, притягивают ионы хлорида из объемной жидкости. Концентрация хлоридов внутри расщелины увеличивается, иногда достигая в несколько раз объемной концентрации. Высокая концентрация хлоридов еще больше ускоряет коррозию.
Уровень pH внутри щели падает по мере гидролиза ионов металлов. Кислая среда еще больше ускоряет коррозию. В результате образуется быстро углубляющаяся ямка, которая может проникнуть в оболочку нагревателя.
Почему нагреватели с тефлоновым-покрытием все еще уязвимы
Покрытие из ПТФЭ на нагревателе предназначено для защиты основного металла от технологической жидкости. Но в щель между кронштейном и ТЭНом покрытие не заходит. Если покрытие повреждено во время установки брекета или щель не полностью загерметизирована, технологическая жидкость может попасть на голый металл.
Даже если покрытие целое, между покрытием и брекетом может образоваться щель. Покрытие может быть слегка проницаемым, и жидкость, проникающая в покрытие, создает щель между покрытием и металлом.
Предотвращение щелевой коррозии
Самая эффективная профилактика – ликвидация щели. Кронштейн, приваренный к нагревателю сварным швом с полным-проваром, не имеет щелей. Сварной шов герметизирует соединение и предотвращает попадание жидкости.
Если сварка нецелесообразна, щель можно заполнить прокладкой или герметиком. Прокладка из ПТФЭ или фторполимерный герметик предотвращает попадание жидкости в зазор между кронштейном и нагревателем.
Твердая прокладка из ПТФЭ между кронштейном и нагревателем полностью устраняет щель. Подушка сжимается и заполняет зазор, а ПТФЭ химически инертен.
| Меры профилактики | Влияние на щелевую коррозию | Выполнение | Расходы |
|---|---|---|---|
| Сварной шов с полным-проваром | Устраняет щели | Изготовление | Умеренный |
| Прокладка из ПТФЭ | Уплотнения щели | Сборка | Низкий |
| Фторполимерный герметик | Уплотнения щели | Сборка | Низкий |
| Твердая прокладка из ПТФЭ | Устраняет щели | Конструкция кронштейна | Умеренный |
Меры по предотвращению щелевой коррозии за монтажными кронштейнами
Когда щелевая коррозия указывает на проблему проектирования
Нагреватель, в котором развивается щелевая коррозия, несмотря на правильную конструкцию брекета, указывает на то, что покрытие или материал брекета не подходят для данного применения. Специальная конфигурация погружного нагревателя из ПТФЭ с приваренными кронштейнами, прокладками из ПТФЭ или твердыми прокладками из ПТФЭ устраняет основную причину щелевой коррозии. Для процесса спецификации требуется химический состав ванны, рабочая температура, конструкция кронштейна и требуемая мощность. Для объектов с агрессивными химическими веществами этот-специальный подход снижает щелевую коррозию и продлевает срок службы нагревателя.
