The Cementation Copper Plating Mechanism og staðbundin tæringaráhrif þess
Fyrir 316 hlífðar rafhitunarrör úr ryðfríu stáli sem eru sett upp í vatnsrásum sem innihalda koparíhluti-eins og koparrör, koparlokur, bronsfestingar eða koparblendivarmaskipti- getur losun koparjóna (Cu²⁺) í vatnið valdið einstakri galvanískri tæringu. Koparjónir í lausn geta sett á yfirborð 316 ryðfríu stáli með sementingu (tilfærsluviðbrögð: Cu²⁺ + Fe → Cu⁰ + Fe²⁺). Húðað koparlagið, sem er göfugra en ryðfríu stáli, myndar galvanískt par: koparinn virkar sem bakskaut (súrefnisskerðing) og aðliggjandi óvarinn 316 virkar sem rafskaut og leysist hratt upp. Við koparjónastyrk allt niður í 1-5 ppm, ásamt pH undir 7,0 (súrar aðstæður sem halda kopar í lausn), getur galvaníski straumurinn valdið gryfju eða samræmdri tæringu upp á 316 á hraðanum 0,5-2 mm á ári sem leiðir til götunar innan 1-3 ára. Þessi grein mælir mikilvægan Cu²⁺ styrk og pH viðmiðunarmörk fyrir galvanísk tæringu af völdum kopar á 316 slíðrum við 60-90 gráður.
Vélbúnaður sementunar og galvanískrar tengingar
Þegar koparjónir komast í snertingu við yfirborð 316 ryðfríu stáli er staðall minnkunarmöguleiki Cu²⁺/Cu⁰ (+0.34 V á móti SHE) mun hærri en Fe²⁺/Fe (-0,44 V á móti SHE). Drifkrafturinn fyrir sementingu er munurinn á minnkunarmöguleikum: koparjónir minnka sjálfkrafa í málmkopar á meðan járn oxast og leysist upp. Koparútfellingin sem myndast er venjulega gljúp, dendritic og illa viðloðin. Þegar það hefur myndast virkar koparlagið sem stór bakskautyfirborð. Óvarinn 316 (eða svæði þar sem kopar hefur losnað af) verður rafskautið og galvanískur straumþéttleiki getur verið 10-100 sinnum hærri en samræmdur tæringarhraði 316 eingöngu. Alvarleiki fer eftir hlutfalli kaþódísks (kopar) og rafskauts (útsett 316) svæði - lítill koparblettur á stóru 316 yfirborði skapar háan rafskautstraumsþéttleika, sem veldur hröðum staðbundnum gryfju.
Magngreind viðmiðunarmörk fyrir kopar-Valuð galvanísk tæring við 80 gráður
Stýrð prófun á 316 ryðfríu stáli í vatni með mismunandi Cu²⁺ styrk (sem koparsúlfat eða koparklóríð) og pH við 80 gráður (loftað, 100 ppm Cl⁻) hefur sýnt eftirfarandi tæringarhraða og upphafsþröskulda.
| Koparjónastyrkur (ppm Cu²⁺) | pH (við 80 gráður) | Sementunarhraði (mg/cm²·klst.) | Koparhúðun formgerð | Galvanísk tæringarhraði 316 (mm/ár) | Tími til götunar (1,5 mm veggur) | Mælt með fyrir 80 gráðu þjónustu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| <0.1 | Hvaða | Hverfandi | Engin málun | <0.02 | >75 ára | Já |
| 0.1-0.5 | >7.0 | 0.01-0.05 | Rekja, ó-samfelld | 0.02-0.05 | >30 ár | Já |
| 0.5-1.0 | >7.0 | 0.05-0.10 | Létt, flekkótt | 0.05-0.10 | 15-30 ára | Ásættanlegt |
| 1.0-2.0 | 6.5-7.0 | 0.10-0.25 | Miðlungs umfang (10-30%) | 0.10-0.30 | 5-15 ára | Jaðarleg |
| 2.0-5.0 | 6.5-7.0 | 0.25-0.50 | Miðlungs til þungt (30-60%) | 0.30-0.80 | 2-5 ár | Ekki mælt með því |
| 1.0-2.0 | 5.5-6.5 | 0.30-0.60 | Þungur (60-80%) | 0.50-1.20 | 1-3 ár | Nei |
| 5.0-10.0 | 6.5-7.0 | 0.50-1.00 | Þungt (80-95%) | 0.80-1.80 | 0,8-1,5 ára | Nei |
| 5.0-10.0 | 5.5-6.5 | >1.00 | Very heavy (>95%) | 1.50-3.00 | 0,5-1 ár | Óásættanlegt |
| >10.0 | <7.0 | >1.00 | Full þekju (flettingar) | >2.00 | <6 months | Óásættanlegt |
Áhrif hitastigs á koparsementunarhraða
Sementunarhvarfshraði eykst með hitastigi (virkjunarorka um það bil 30-50 kJ/mól). Við lægra hitastig er hægt að þola hærri koparstyrk.
| Rekstrarhiti (gráða) | Hámarks styrkur koparjóna fyrir 5 ára líf við pH 7,0 (ppm) | Hámarks styrkur koparjóna í 5 ára líf við pH 6,5 (ppm) | Aðgerð sem mælt er með |
|---|---|---|---|
| 40 | 5.0 | 2.0 | Fylgjast með |
| 60 | 2.5 | 1.0 | Mælt er með vatnsmeðferð |
| 80 | 1.5 | 0.5 | Kopar fjarlægja þarf |
| 90 | 1.0 | 0.3 | Kopar fjarlægja þarf |
| 100 | 0.5 | 0.2 | 316 ekki mælt; einangra koparhluta |
Hagnýtar forskriftir um vatnsefnafræði fyrir kopar-kerfi sem innihalda
Fyrir 316 hlífðar hitara í vatnsrásum með íhlutum úr koparblendi, koma eftirfarandi vatnsefnafræðilegu forskriftir í veg fyrir kopar-galvaníska tæringu.
| Kerfishluti | pH vatns (við vinnsluhitastig) | Hámarks leyfilegt uppleyst kopar (ppm) | Mælt er með vatnsmeðferð | Annað hitari efni |
|---|---|---|---|---|
| Koparrör, engin kopar | >7.5 | 2.0 | Aðeins pH-stjórnun | 316 viðunandi |
| Innréttingar úr kopar/brons | >7.5 | 1.0 | pH stýring + tæringarhemlar | 316 viðunandi |
| Kopar varmaskiptir | >7.5 | 0.5 | Kopar tæringarhemill | 316 með eftirliti |
| Blandaður kopar/meir | 7.0-7.5 | 1.0 | pH stýring + azól hemill | 316L mælt með |
| Hvaða koparblendi sem er | 6.5-7.0 | 0.2 | Koparfjarlæging (jónaskipti) eða einangrun | Duplex 2205 eða títan |
| Hvaða koparblendi sem er | <6.5 | 0.1 | 316 ekki mælt með | Títan eða ál 625 |
| Hvaða koparblendi sem er, mikið flæði | Hvaða | 0,5× yfir gildum | Rof-tæring kopars eykur losun | Einangraðu kopar frá hitararásinni |
Sviðagreining á kopar-afleiddri galvanískri tæringu
For a 316 heater in a system with copper components, copper-induced corrosion produces characteristic reddish metallic copper deposits on the sheath surface, often in patches or dendritic patterns. Under the copper deposit, the 316 surface shows pitting or general wastage. The pits are typically shallow, wide, and irregular-distinct from the deep, narrow pits of chloride pitting. X-ray fluorescence (XRF) or EDS analysis of the deposit confirms copper. The water chemistry will show elevated dissolved copper (often >1 ppm). Lausnin felur í sér eitt eða fleiri af eftirfarandi: hækka pH í 7,5-8,5, bæta við kopartæringarhemli (td tólýltríazóli við 1-5 ppm), skipta um koparíhluti fyrir ryðfríu stáli eða plasti eða setja upp koparfjarlægingarkerfi (jónaskipti eða fórnarstálullarsíu). Fyrir núverandi hitara er stundum hægt að fjarlægja koparútfellinguna með sýruhreinsun (5-10% sítrónu- eða súlfamínsýra), en undirliggjandi 316 gæti þegar verið grýtt.
Mótvægi: Kerfishönnun til að koma í veg fyrir losun koparjóna
Áreiðanlegasta lausnin til að koma í veg fyrir kopar-tæringu 316 hitara er að einangra hitararásina frá koparhlutum. Settu spólustykki sem ekki er- úr málmi (PVC, CPVC eða PEX) eða ryðfríu stáli á milli síðasta koparhluta og hitara. Að öðrum kosti skaltu nota varmaskipti á milli aðalrásarinnar sem inniheldur kopar- og hitarásarinnar úr ryðfríu stáli. Ef ekki er hægt að forðast koparhluti skaltu halda pH yfir 7,5 og bæta við kopartæringarhemli sem byggir á asóli (td benzótríazóli eða tólýltríazóli við 1-3 ppm) til að bæla koparjónalosun. Fyrir kerfi sem mynda stöðugt háan koparjónastyrk (td koparvarmaskipti með veðrun-tæringu), er mælt með því að uppfæra hitarann í títan.
Ályktun: Stjórna koparjónastyrk og pH fyrir 316 hitaralíf
For 316 stainless steel sheathed heaters in water circuits with copper components, copper ion concentrations above 1-2 ppm at pH 7.0 and 80°C cause cementation plating and galvanic-driven corrosion, reducing heater life from >10 years to 2-5 years. The critical thresholds are Cu²⁺ >1.5 ppm at pH 7.0, or >0,5 ppm við pH 6,5, bæði við 80 gráður. Verkfræðingar sem tilgreina 316 slíður fyrir kerfi sem innihalda koparrör, koparventla eða bronsfestingar verða að halda pH yfir 7,5, bæta við kopartæringarhemlum eða setja upp einangrunarspóla. Þegar styrkur koparjóna fer yfir 1 ppm við 60-90 gráður er mælt með því að uppfæra í tvíhliða 2205 eða títan. Með því að tengja koparstyrk og pH við mælanlegt galvanískt tæringarhraða gerir ramminn sem kynntur er hér kaupendum kleift að tilgreina vatnsefnafræði og kerfishönnun sem kemur í veg fyrir bilun af kopar í 316 hitaslíður.
