Kakšna je odpornost proti koroziji špranje nerjavečega jekla Super Duplex v primerjavi s PTFE v morski vodi?

Toplotni izmenjevalniki za hlajenje s slano vodo so izdelani tako iz super dupleks nerjavečega jekla kot iz PTFE, vendar se ščitijo na bistveno različne načine. Super duplex se opira na tanko pasivno oksidno prevleko, ki jo je mogoče lokalno razgraditi v fisuri. PTFE ne more kemično korodirati, saj nima niti oksidnega filma niti kovinske strukture.

To je še posebej pomembno v sistemih s toplo morsko vodo, kjer se ni mogoče izogniti zastajajočim območjem, usedlinam in tesnim mehanskim spojem. V sedanji inženirski razpravi o super dupleksu v primerjavi s PTFE morsko vodo, ki povzroča korozijo v razpokah, ne gre za primerjavo dveh materialov, ampak za dva popolnoma različna korozijska vedenja.

Zakaj je korozija v špranjah pomembna za sisteme z morsko vodo
Morska voda je ena najbolj sovražnih industrijskih tekočin, ki se pojavljajo v naravi. Visoka koncentracija klorida, raztopljenega kisika, biološka aktivnost in prevodnost zagotavljajo odlične pogoje za lokalizirano korozijo.

Reže se običajno nahajajo v hladilnih sistemih na:

Spoji cevi na cevno ploščo

Tesnilni vmesniki

Umazani filmi in usedline

Prirobnica

Pritrdilni vmesniki

Območja stagnira-nizkega pretoka

Tudi materiali z dobro splošno odpornostjo proti koroziji lahko hitro odpovejo v teh omejenih geometrijah.

Odpornost proti koroziji nerjavečega jekla Super Duplex
Super dupleksna nerjavna jekla, kot je 2507, se zanašajo na-prevleko iz pasivnega oksida, bogato s kromom, ki naravno raste na kovinski površini in zagotavlja odpornost proti koroziji.

Ta pasivna plast je majhna pregrada med zlitino in morskim okoljem. Film se samo-celi pod običajnimi pogoji pretoka, kjer pride do majhne poškodbe.

Zaščita je izboljšana z več legirnimi elementi:

Krom poveča pasivizacijo

Molibden izboljša odpornost proti luknjanju

Pasivni film je stabiliziran z dušikom.

Nikelj pomaga pri obojestranskem faznem ravnovesju

Zato so te zlitine še posebej primerne za številne pomorske aplikacije v primerjavi s tradicionalnimi nerjavnimi jekli.

Slabost Super Duplexa: korozija v špranjah
Super duplex nerjaveče jeklo ima veliko odpornost proti koroziji, vendar je pod določenimi pogoji dovzetno za lokalne napade rež.

Pomanjkanje kisika v razpoki
Raztopljeni kisik se hitro izčrpa v ozki stacionarni reži. Dopolnjevanje kisika je omejeno in zato se pasivni oksidni premaz ne more učinkovito vzdrževati.

Ko je pasivni film uničen:

Kloridni ioni se koncentrirajo v reži

Povečana lokalna kislost

Raztapljanje kovin se pospeši

Korozija se-samo pospeši.

Omejena oblika zagotavlja učinkovito kemično agresivno mikro{0}}okolje, izolirano od okoliške morske vode.

Kritična temperatura razpok
Za super duplex 2507 v morski vodi je kritična temperatura špranj običajno okoli 35 do 40 stopinj.

Ko je ta prag presežen, je verjetnost razpada pasivnega filma veliko večja, zlasti v okoliščinah stagnacije ali nizkega pretoka.

To temperaturno območje je pogosto preseženo med delovanjem toplih ladijskih hladilnih sistemov:

Tropske vode, storitve na morju.

Kondenzator deluje, toplo

Stanje opreme: miruje

Nepravilno delovanje izmenjevalnika toplote

Nakladni dogodkiSlabo

Ko se sproži, se lahko razpokana korozija hitro razširi tudi z dobro korozijsko odpornostjo zlitine.

PTFE in njegovo bistveno drugačno vedenje proti koroziji
PTFE je zelo drugačen od odpornosti na slano vodo.

Super duplex bije elektrokemično vojno. PTFE preprosto noče sodelovati.

PTFE je popolnoma fluoriran polimer brez kovinske mreže, brez meja zrn in brez elektrokemičnega potenciala. PTFE je neprepusten za ta mehanizem odpovedi, ker je režna korozija elektrokemični proces.

Zakaj PTFE ne prenaša korozije v razpokah
PTFE je sam po sebi odporen iz naslednjih razlogov:

Ni pretrganja pasivnega oksidnega filma

Galvanski potencial se ne ustvari

Klorid ne povzroča nobene elektrokemične reakcije

Ni lokaliziranega anodnega raztapljanja "

PTFE je kemično stabilen v stoječih morjih, na območjih z-osiromašenim kisikom ali pod usedlinami.

Ta imuniteta je brezpogojna, ne pogojna.

Obnašanje temperature v morski vodi
PTFE ima zelo dobro kemično odpornost v morski vodi pri visoki temperaturi.

PTFE je ocenjen za neprekinjeno oskrbo z vodo za običajno do približno:

Delovna temperatura neprekinjeno 110 stopinj

To območje je precej višje od delovnih parametrov večine sistemov za hlajenje z morsko vodo.

Ravno nasprotno, korozijska učinkovitost super duplexa postane bolj občutljiva, ko temperatura slane vode doseže ali preseže kritično temperaturo špranje.

Slabe novice o PTFE
Medtem ko je PTFE popolnoma odporen proti koroziji v razpokah, so z njegovo uporabo povezani-tehnični kompromisi.

Zmanjšana toplotna prevodnost
PTFE je slab prevodnik toplote v primerjavi s kovinskimi zlitinami.

Tipične vrednosti toplotne prevodnosti:

Približna toplotna prevodnost materiala (W/mK)
Super Duplex nerjavno jeklo ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
To precejšnje odstopanje zmanjša učinkovitost prenosa toplote in lahko zahteva:

Izmenjevalniki s povečanimi površinami

Tanjši stenski deli

Druge geometrije za izmenjevalnike

Zmogljivost nizkega{0}}tlaka
Mehanska trdnost PTFE je veliko nižja od super dupleksnega jekla.

Torej:

Zmanjšane stopnje tlaka

Bolj pomembna je strukturna podpora

Upoštevati je treba obnašanje pri lezenju

Vakuumske aplikacije bodo morda potrebovale ojačitev

Stabilnost dimenzije
Toplotna ekspanzija PTFE je veliko večja kot pri kovinah, zato je treba skrbno razmisliti o zasnovi izmenjevalnika in cevi.

Kjer ima PTFE veliko prednost glede zanesljivosti
V mnogih pomorskih sistemih je skoraj nemogoče odpraviti vse vrzeli.

Npr. Na primer:

Snopi cevi

Tesnilni spoj

Izmenjevalniki, ki so nagnjeni k obraščanju

Mesta kopičenja biofilma

Prestava za pripravljenost v položaju

V teh nastavitvah je model zanesljivosti za PTFE bistveno drugačen, saj ni lokalnega mehanizma korozije, ki bi se začel.

Ta atribut je lahko še posebej uporaben pri:

Offshore hladilni sistemi

Obrat-za odstranjevanje soli

Morska kemična obdelava

Kondenzatorji tople morske vode

Hladilni krogi varčujejo

Pri aplikacijah, kjer je dostop do pregledov omejen ali so posledice okvare resne, se lahko pomanjkljivosti PTFE v smislu toplotnih in mehanskih lastnosti izravnajo s popolno odpravo mehanizma korozije.

Super Duplex proti PTFE za morsko vodo
Razlika med obema materialoma je jasneje vidna na njunih prevladujočih načinih odpovedi.

Lastnost Super Duplex 2507 PTFE
Pasivna oksidna zaščita. Mehanizem korozije. Kemično inerten
Verjetnost korozije špranj Ni možna nad 35-40 stopinj
Toplotna prevodnost Visoka Zelo nizka
Tlačna zmogljivost Dobro Omejeno
Mehanska trdnost Visoka Srednja
Elektrokemična aktivnost Da Ne
Pretok vode v neprekinjenem Velik z mejami Do ~110 stopinj
Ta primerjava je dober primer razloga, zakaj so ocene korozije morske vode super duplex v primerjavi s PTFE tako odvisne od prednostnih nalog delovanja sistema.

Zaključek
PTFE je v bistvu bolj trpežna rešitev proti koroziji v razpokah kot celo vrhunska super dupleksna nerjavna jekla za toplotne izmenjevalnike morske vode in hladilne sisteme, kjer zastajajočih rež ni mogoče popolnoma odstraniti. Zlitine, kot je 2507 super duplex, ponujajo odlično odpornost proti koroziji v različnih morskih okoljih, vendar je njihova zaščita odvisna od vzdrževanja krhkega pasivnega oksidnega filma, ki se lahko lokalno razgradi v razpokah, kjer primanjkuje kisika nad približno 35 stopinj do 40 stopinj.

Po drugi strani pa PTFE sploh nima elektrokemičnega procesa korozije. Je popolnoma fluoriran polimer, ki je odporen na kloridne napade, stoječo morsko vodo in lokalno kemijo v razpokah.

Kompromis-je manjša toplotna prevodnost, zmožnost nižjega tlaka in bolj zapletena mehanska zasnova. Vendar pa v aplikacijah, kjer je zanesljivost proti koroziji pomembnejša od toplotne učinkovitosti, PTFE zagotavlja resnično rešitev brez tveganja za zaščito pred korozijo v razpokah.

Najboljša zaščita v korozijskem inženirstvu ni boljši-samozdravilni premaz, temveč material, ki ga ne potrebuje.