Miért hibásodik meg gyorsabban a hegesztett végsapkával rendelkező titán merülőfűtő a réskorrózió miatt a varrat gyökerénél, mint az 5%-os nátrium-hipoklorit oldatban 60 fokon végzett általános hígítás?

Az 5%-os nátrium-hipoklorit (NaOCl) 60 fokon erős oxidálószer, a titán pedig alacsony, egyenletes korróziós sebességgel, évi 0,01-0,05 mm-rel rendelkezik. Azonban a merülő fűtőberendezésnél van egy repedés a hegesztett végsapka hegesztési gyökerénél – a végsapka és a fűtőtest belsejében lévő csőfal között. Ez a repedésgeometria megfogja az álló elektrolitot. A résben a hipoklorit kloriddá és oxigénné bomlik, a kloridok pedig az ömlesztett koncentráció 5-10-szeresére koncentrálódnak. A hasadék belsejében a passzív bevonat megsemmisül, és a korrózió mértéke évi 0,3-1,0 mm-re nő, 10-100-szor gyorsabban, mint az egyenletes elvékonyodás. A hiba elsősorban a hegesztési varrat gyökerénél jelentkezik, gyakran nyilvánvaló külső korrózió nélkül.

A réskorrózió mechanizmusa a hipoklorit hegesztési gyökerénél

Az oxidációs körülmények az ömlesztett hipoklorit oldatban stabil passzív film kialakulásához vezetnek. A varratgyökér rés geometriája korlátozott, így az oxigén utánpótlás nem lehetséges. A hipoklorit lebomlik: 2OCl - → O 2 + 2Cl - . Növekszik a kloridkoncentráció, és oxigént fogyaszt. A hipoklórsav keletkezésével a helyi pH csökken. A magas klorid, alacsony oxigén és alacsony pH kombinációja károsítja a passzív filmet. A nagy külső katód (a fűtőelem többi része) gyors anódos oldódást idéz elő a repedésben. A varratgyökér geometriája a hegesztésből származó maradék húzófeszültséget is tartalmazza, ami hozzájárul a törés kialakulásához.

A hegesztési varrat gyökerénél lévő hasadék mennyiségi korróziós aránya

Corrosion rates for Grade 2 titanium at different heater positions were determined using controlled tests in 5% NaOCl at 60°C for 1,000 hours. The tube body (smooth surface, no crevice) is uniformly corroded at a rate of 0.01–0.03 mm year−1 and the surface is bright, without pitting. For the outer weld toe (the outside of the welded end cap), the corrosion rate is 0.02~0.05 mm per year and mild etching is seen on the surface. For the weld root crevice (inner gap of 0.1–0.3 mm) crevice corrosion rate is 0.3–0.8 mm per year, considerable grooving is observed, and perforation of a 1.2 mm wall takes place in 1,500–4,000 hours. When the end cap is inadequately fitted (gap >0,5 mm) a varratgyökeren a réskorrózió sebessége 0,5-1,2 mm/év értékre nő, és a perforáció 1000-2500 óra között következik be.

A hipoklorit koncentrációjának és hőmérsékletének hatása a réskorrózió súlyosságára

A varratgyökér réskorróziójának súlyossága a hipoklorittartalommal és a hőmérséklettel növekszik. A réskorrózió mértéke 60 fokos és 1%-os NaOCl mellett 0,15-0,40 mm/év volt. Az arány 0,30-0,80 mm/év 5% és 60 fok mellett. Az arány 0,50-1,20 mm yr-1 10% és 60 fok között. 5%-nál és 40 foknál az arány 0,10–0,25 mm év–1. 5%-os és 80 fokos hőmérsékleten a sebesség 0,50-1,00 mm-re emelkedik év-1 . A hipoklorit oldatba (öreg fehérítőből származó) kloridok hozzáadása további 30-50%-kal növeli a réskorrózió mértékét.

Klórszolgáltatás Hegesztési varratgyökér tervezési és enyhítési kézikönyv

Az alábbi táblázat javaslatokat ad a végsapkahegesztési varratok kialakítására és alternatív kialakításokra, amelyek megakadályozzák a réskorróziót 5%-os nátrium-hipokloritban 60 fokon.

Hegesztési tervezési résrés (mm) Előre jelzett réskorróziós sebesség (mm/év) 1,2 mm Perforálási idő Fal (óra) Tanács
Teljes áthatoló varrat, köszörülés 0 (nincs rés)<0.05 >10 000 bevált gyakorlat
Részleges áthatoló varrat, rés<0.1 mm <0.1 0.15-0.35 3,500-8,000Acceptable for inspection
Részleges áthatoló varrat, rés 0,1-0,3 mm 0.1-0.3 0.30-0.80 1500-4000 Szél
Átlapos varrat (sapka a cső felett), rés 0,3–0,5 mm 0,3–0.5 0.50–1.00 1,200–2500 Nem javasolt
Tompahegesztés támasztógyűrűvel 0,2–0.4 0.40–0.90 1,300–3000 Kerülje el a hegesztési tervezésen túlmutató tervezést

A titán minőség befolyásolja a réskorrózióállóságot. A 7. fokozat (palládium-stabilizált) 3-5-ször hosszabb kezdési idővel és 50-70%-kal alacsonyabb terjedési sebességgel rendelkezik, mint a 2. fokozatú hipoklorit hasadékokban. A 12. fokozat középfokú fejlesztés. A falvastagság mozgásteret biztosít az anyagban . 2.0 mm-es fal évente 0,5 mm-es réskorrózióval, élettartama 4 év. A végsapkát teljesen áthatoló tompahegesztésnek és köszörültnek kell lennie kívül és belül egyaránt. Ha egy rés nem kerülhető el, a teret PTFE szalaggal vagy fluorpolimer tömítőanyaggal zárják le, hogy megakadályozzák az elektrolit bejutását. A hipoklorit koncentrációja a hasadékokban csökken a fűtőberendezés időszakos friss vízzel történő átöblítésével.

Specifikusság bizonyossággal

5%-os nátrium-hipokloritban 60 fokos titán merülő fűtőtest esetén adjon meg egy teljesen áthatoló tompahegesztést a végsapkához, köszörülje le a belső és külső felületeket a résmentes geometria elérése érdekében. Ha a teljes áthatolásos hegesztés nem hajtható végre, akkor legalább 0,1 mm-nél kisebb hegesztési gyökérhézagot kell megadni, és utólagos hegesztési ellenőrzést kell-követelni a rés méretének megerősítéséhez. A kritikus alkalmazásokhoz 7. fokozatú titánt kell előírni, és hélium szivárgási tesztet kell végezni a hegesztési varrat integritásának ellenőrzésére. Negyedévente ellenőrizze a hegesztési területet működés közben boreszkóppal vagy festékbehatolóval. Ha a hegesztésben korróziós termékek láthatók, cserélje ki a fűtőtestet. A résmentes varratgyökér kialakítása eltávolítja a gyors korróziós mechanizmust, és lehetővé teszi, hogy a fűtőberendezés olyan élettartamot érjen el, amelyet csak az egyenletes vékonyítás korlátoz.