Amikor egy meglévő szénacél tartályt 25%-os kénsavat tartalmazó 95 fokos titán merülő fűtőelemekkel utólag szerelnek fel, hogyan kerülje el a fűtőköteg konfigurációja a szórt áramkorróziót?

A titán fűtőelemek szénacél tartályokra való utólagos felszerelésének alapvető cseréje-
A titán merülőmelegítők használata a hagyományos szénacél tartályok helyett galvanikus kompatibilitási problémát okoz. A tartályt 25%-os kénsawal használjuk 95 o C-on. Így mindkét anyaggal ugyanaz a vezetőképes elektrolit érintkezik. A titán nemes (korróziós potenciál kb A tartály fala közvetlenül érintkezik titánnal és szénacéllal, és galvanikus cella képződik, amely a szénacél gyorsabb korrózióját okozza. A hegesztési, földelési rendszerekből vagy a közeli elektrokémiai műveletekből származó szórt áram szintén a titán fűtőkötegre koncentrálódhat. A fűtőköteg-konfiguráció-az egyes titáncsövek egymásra helyezésének, alátámasztásának és elektromos szigetelésének módja-közvetlenül befolyásolja a szórt és galvánáramok mennyiségét és eloszlását. A falvastagság befolyásolja a helyi támadással szembeni ellenállást, amikor az áramok koncentráltak, de a fő válasz az elektromos leválasztás. Ez a munka meghatározza azokat a konfigurációs szabályokat, amelyek megakadályozzák a szórt áram korrózióját a szénacél tartályok utólagos felszerelésekor.

Hatás a mechanikai integritásra: galvanikus és szórt áramú mechanizmusok
Ha egy titán fűtőtestet közvetlenül egy szénacél tartálykarimához rögzítenek, a rögzítőelemek elektromosan összekapcsolják a két fémet. A titán-katód/szénacél-anód érintkezésnél 25% H 2 SO 4-ben 95 fokon a galvanikus áramsűrűség akár 50-200 µA/cm 2 . is lehet. Ez az áram tönkreteszi a szénacélt 0,5-2 mm falonként 0,5-0 mm/év sebességgel. 12 évig. Ennél is fontosabb, hogy a külső forrásokból (pl. hegesztő egyenirányítókból, katódos védelmi rendszerekből vagy földeletlen tápegységekből) származó szórt áramok kis ellenállású úton haladhatnak át a titán fűtőkötegben. A szórt áramok a titán felületén összpontosulnak, mivel a titán elektromos ellenállása kisebb (55 µΩ·cm), mint a szénacélé (15–20 µΩ·cm az acélnál valóban alacsonyabb, de a titán passzív bevonata egyenirányítóként működik). Ez helyi lyukak vagy barázdák kialakulását eredményezi azokon a helyeken, ahol a titán hozzáér a tartálytartókhoz, vagy ahol a csövek kereszteződése. A falvastagság korróziót biztosít: az 1,2 mm-es titánfal évente 0,2 mm-es szórt áramot képes kibírni 6 évig. Egy 2,0 mm-es fal 10 évig tarthat. De a szénacél tartályfal (általában 6-10 mm) is ki van téve a korróziónak, és a tartálycsere lényegesen drágább, mint a fűtőelemcsere.

Hatás a hőteljesítményre: kötegtávolság és árameloszlás
A fűtőköteg konfigurációja befolyásolja az elektroliton keresztüli jelenlegi eloszlást. A szorosan elhelyezett titán csövek (kevesebb, mint 3-szoros cső külső átmérőjű középpontja-–-középpont távolsága) alacsony ellenállású csatornát biztosítanak a szórt áramok számára, az áramsűrűség a köteg kerületén . 4 az OD 5-szörösére koncentrálva) csökkenti az áramtorlódást és a lokalizált támadást. A szélesebb távolság termikus következménye a nagyobb köteg lábnyom és esetleg kisebb hőátadási homogenitás, de ez elfogadható a korrózió elkerülése érdekében. A fizikai tér és az elektromos szigetelés fontos, de nem a falvastagság. Nincs hatással az aktuális elosztásra.

Csomag konfigurációja a kóboráram mérsékléséhez: a csere szintézise{0}}ki
Köteg konfigurációs funkciójavaslat szórt áram korróziós ütés hőteljesítmény ImpactCore tervezési indoklás
A cső osztása (középről-a-középre) 4-szeres cső minimális külső átmérője 50-70%-kal csökkenti az áramtorlódást Nagyobb tartálynyílás szükséges Az elektrolit elektromos ellenállása a távolság növekedésével nő.
Tartálykarima rögzítése PTFE vagy PEEK tömítések és hüvelyek szigetelve Megszünteti a galvanikus érintkezést > 90%-kal csökkenti a szórt áramút Nincs ütés A galvanikus áramkör megszakad az elektromos leválasztás miatt.
Tartálycső tartó belsejében Nem vezető (PTFE, kerámia vagy bevonat) Megakadályozza a jelenlegi támasztópontok hangsúlyozásátNincs hatás Megakadályozza a fém---érintkezést a titán és a szénacél között.
Kötegföldelés Egy-pontos földelés 10 Ω-os ellenálláson keresztül Csökkenti a statikus felhalmozódást és a szórt áram amplitúdóját. Nincs hatása. Az ellenállás korlátozza az áramáramlást, de a potenciál nem tud lebegni.
Falvastagság (azokon a területeken, ahol az áram koncentrálódhat) 1,5 mm - 2.0 mm Korróziótűrés a szigetelés meghibásodása esetén Enyhe termikus büntetés (1-2 fokkal magasabb felület) A vastagabb fal ellenáll a visszamaradó kóbor áramok miatti helyi lyukképződésnek.
Tervezés a csomagon túl, elektromos leválasztás és felügyelet
Az utólagos felszerelés legfontosabb lépése a titán fűtőköteg és a szénacél tartály közötti elektromos leválasztás. PTFE tömítések (3 mm vastag) a szerelőkarimánál, PTFE-bevonatú csapokkal vagy szigetelő hüvelyekkel kombinálva > 100 M? ellenállás 500 V DC-n. Ez megszakítja a galvanikus áramkört, és elvezeti a szórt áramokat a titántól. Egy földelő ellenállás (10-50 Ω) csatlakozik a fűtőköteg és a tartály földelése közé. Ez elkerüli a statikus feltöltődést,{11}}és korlátozza a hibaáramokat. A titánköteg és a tartály fala közötti feszültséget időszakonként ellenőrzik (nagy impedanciájú voltmérővel) a szigetelés romlásának kimutatása érdekében. Ha az egyenfeszültség 0,5 V-nál nagyobb, fennáll az aktív galván- vagy szórtáram-korrózió lehetősége.

Következtetés: A fő védekezés az elektromos szigetelés, nem a falvastagság
The titania immersion heaters for 25% sulphuric acid at 95°C were retrofitted to an existing carbon steel tank and electrical isolation of the titania from the carbon steel tank was required to prevent stray current and galvanic corrosion not increased titanium wall thickness. The suggested setup is PTFE isolation gaskets at all mounting locations, non-conductive tube supports (ceramic or PTFE), tube spacing of at least 4× OD, and single point grounding via a 10 Ω resistor. When properly isolated, the corrosion mechanism is uniform acid attack (0.02 – 0.05 mm per year) and a service life of 10+ years can be achieved with a conventional titanium wall thickness of 1.2 – 1.5 mm. Even a 3.0 mm titanium wall without insulation will not prevent the carbon steel tank against galvanic perforation. When specifying a retrofit heater bundle, expect documented electrical isolation testing (megger test at 500 V DC, >100 MΩ) és tartalmazzon egy földelési rajzot. A fűtőberendezés gyártójának szigetelőkészleteket kell mellékelnie a köteghez, és a telepítőnek ellenőriznie kell a szigetelést a rendszer bekapcsolása előtt.