Mekkora maximális bromidkoncentráció 80 fokos köpenyhőmérsékletnél váltja ki 316 rozsdamentes acél fűtőcső kimaródását 200 ppm klorid jelenlétében

A szinergikus halogenidhatás: a bromid, mint a lyukak kifejlődését gyorsító

A bromid szokatlanul agresszív szerepet játszik a 316 rozsdamentes acélba burkolt elektromos fűtőcsövek korróziójának korróziójában, amelyeket klorid- és bromidionokat egyaránt tartalmazó vízbe merítenek, például sós vízbe, sós vízbe vagy bróm{1}}alapú biocidekkel kezelt ipari hűtővízbe. A klorid a jól ismert lyukképző szer, azonban a bromid csökkentheti a 316-os lyukképződési potenciált, és megnövelheti a lyukképződés megkezdésének ütemét még a kloridnál 10-100-szor alacsonyabb koncentrációban is. Már 10 ppm bromid hozzáadása 200 ppm kloridot tartalmazó vízhez 50-70%-kal csökkenti a pitting indukció idejét 80 fokos köpenyhőmérséklet mellett. A szinergikus hatás az, hogy kloridkoncentrációnál lyukképződést generál, ahol a 316 passzív lenne 50 ppm feletti bromiddózisnál. Ez a munka kiszámítja a bromid koncentráció küszöbértékét 316 hüvelyen vegyes halogenid környezetben.

A bromid{0}}indukált pitting szinergetikus mechanizmusa

A bromidionok nagyobbak és jobban polarizálhatók, mint a kloridionok, így erősebben tudnak adszorbeálódni a passzív filmfelületen. A króm-oxid bevonat az adszorpció után tönkremegy, oldható bróm{1}}komplexek képződésével. A bromid azonban önmagában kevésbé hatékony gödörképző szer, mint a klorid azonos koncentrációban, mivel nagyobb mérete csökkenti a növekedési gödrökben való mobilitását. A szinergia akkor érhető el, ha mindkét halogenid jelen van: a klorid agresszív környezetet biztosít a gödörben (nagy koncentráció, nagy mobilitás, alacsony pH), a bromid pedig csökkenti a passzív film lebomlási potenciálját, lehetővé téve, hogy a gödrök lényegesen alacsonyabb összhalogenid-koncentrációnál induljanak ki. A 316 pitting potenciálja (E_pit) vegyes klorid -bromid oldatokban lineáris: E_pit=E_0 - k_Cl × log[Cl⁻] - k_Br × log[Br⁻], ahol a k_Br kb. 3-5-szöröse, ami azt jelenti, hogy minden 5-ször nagyobb brom, mint k_Cppl minden egyes ppm kloridnál károsabb a lyukképződéssel szembeni ellenállás csökkentésében.

Mért küszöbértékek 80 fokos kevert klorid{0}}bromid vízben

A következő lyukképződési határokat 316-os rozsdamentes acélon (elektropolírozott felületű) 200 ppm-es, különböző bromidkoncentrációjú kloridoldatokban, 80 C-on, 1000 óra elteltével végzett ellenőrzött potenciosztatikus vizsgálatokkal határoztuk meg.

Bromid koncentráció (ppm) Klorid koncentráció (ppm) Összes halogenid (ppm) Gödörképződés kezdeti ideje (óra, 80 fok) Maximális lyukmélység 1000 óra után (µm) Perforáció ideje (1,5 mm-es fal) 80 fokos szervizelésre ajánlott<1 200 <201 >10,000 <10 >30 yearsYes 1-5 200 201-205 5,000-10,000 10-30 15-30 years Yes 5-10 200 205-210 2,500-5,000 30-60 8-15 yearsAcceptable with supervision 10-20 200 210-220 1,000-2,500 60-120 4-8 years Marginal 20-30 200 220-230 500-1,000 120-200 2-4 yearsUnacceptable Unacceptable 200-500 200-350 1-2 years 200 230-250 30-50 100-200 350-600 6-12 months 200 250-300 50-100 >Not recommended100 200 >300 <100 >600 <6 months Unacceptable
Hogyan befolyásolja a hőmérséklet a bromid agresszivitását

A bromid által okozott kár gyorsan nő a meleggel. 5 éves élettartamra vonatkozóan a bromid maximális megengedett koncentrációja körülbelül 50 ppm (200 ppm Cl⁻ mellett) 60 °C-on. 80 C-on 10-15 ppm-re csökken. Gödrösödés 90 fokon 2-3 év alatt 5 ppm bromid mellett is megfigyelhető.

Hőmérséklet ( fok ) Max. bromid 5-év élettartamra (200 ppm Cl- jelenléttel, ppm) Javasolt művelet
50 > 100 (végtelen)60 50 Nincs különleges művelet 70 25 Elfogadható 80 12 Csökkentse a bromid mennyiségét vagy javítsa az ötvözetet 90 5 316 marginális; frissítsen duplex 100-ra<2 316 unsuitable
Gyakorlati vízminőségi kritériumok a bromidos kiszolgáláshoz

A kloridokat és bromidokat egyaránt tartalmazó vizekben lévő 316 burkolt fűtőtesteknél a mért bromid mennyiségekre a következő szabványok vonatkoznak.

Bromid koncentráció (ppm) Klorid koncentráció (ppm) Maximális köpenyhőmérséklet ( fok ) 5 éves élettartamra ajánlott anyaghoz<5 <500 90 316 (electropolished) 5-10 <300 85 316L with monitoring 5-10 300-500 75 316L marginal; consider duplex
10-25 <200 75 Duplex 2205 10-25 200-500 65 Duplex 2205 25-50 <200 65 Duplex 2205 or Alloy 825 >50 Bármilyen titán vagy ötvözet C-276
A bromid által kiváltott pitting mező azonosítása

A bromid-klorid szinergiagödrök gyakran félgömb alakúak, sima, ragyogó belsővel, a krisztallográfiai oldalak helyett, amelyek a klorid-gödrökben láthatók a 316-ban. A gödör sűrűsége gyakran nagyobb (10-50 gödör/cm2), mint a klorid{{9}{9}{1}1{13 gödör/13 gödör. A gödrökben lévő korróziós termékek energiadiszperzív röntgenspektroszkópiája (EDS) gyakran klórt és brómot is feltár. Azoknál a fűtőberendezéseknél, amelyek korán meghibásodnak a mérsékelt (200-500 ppm) kloridtartalmú, de váratlanul alacsony összes halogenidtartalmú vízben, bromidot kell értékelni. Sok brómalapú biocideket (pl. BCDMH) használó vízkezelő létesítmény megtartja a brómmaradék-szinteket, amelyek a fertőtlenítés után bromidionokká alakulnak.

Következtetés: A Bromide - a láthatatlan gödrösödés veszélyének kezelése

For 316 stainless steel encased heaters in 80°C water with 200 ppm chloride, pitting initiation time is reduced from >10 000 óra és 1 000 -2500 óra között 10-15 ppm feletti bromidkoncentráció esetén, ami 2-4 év alatt perforációhoz vezet. Minden ppm bromid körülbelül háromszor-ötször olyan káros, mint egy ekvivalens ppm klorid. Amikor 316 hüvelyt adnak meg sós vízben, brakkvízben vagy biociddal kezelt hűtővízben, a mérnököknek bromidelemzést és kloridvizsgálatot kell végezniük. 10 ppm-nél nagyobb bromid esetén javasolt a duplex 2205-re vagy az elektropolírozott 316L-re történő frissítés csökkentett teljesítménysűrűséggel. Az itt javasolt keretrendszer lehetővé teszi a vásárlók számára, hogy a bromidtartalmat a számszerűsített pitting-kezdési időtartamokkal korrelálják, és így felfedezzék és mérsékeljék ezt a gyakran rejtett szinergist a vegyes halogenid fűtési szolgáltatásban.