Kako metoda električne ozemljitve (neozemljena, ozemljena na enem-koncu ali ozemljena na sredini-odcepa) grelnika s titanovim plaščem vpliva na tveganje korozije blodečega toka v prevodnem elektrolitu (npr. 5 % NaCl)?

Osnovni kompromis pri načrtovanju ozemljitve za prevodne elektrolite
Grelniki s titanovo oblogo v prevodnih elektrolitih (5 % slanica NaCl, morska voda ali razredčene kisline) so lahko izpostavljeni koroziji zaradi blodečega toka, ko električna ozemljitev ustvari neželene tokovne kanale. Če je ovoj pri drugačnem električnem potencialu kot rezervoar ali raztopina, bodo blodeči tokovi tekli od ovoja grelnika do ozemljitve skozi elektrolit. Odvisno od sheme ozemljitve bo titanov plašč bodisi anoda (korodira) ali katoda (zaščiten). Obstajajo tri tipične konfiguracije ozemljitve: neozemljena (lebdeča), ozemljena na enem-koncu (ozemljitev povezana z ozemljitvijo na razvodni omarici) in ozemljena sredi-odvodna točka (ozemljena središčna točka žice notranjega upora). Vsaka od metod ima za posledico izrazito porazdelitev potenciala po dolžini plašča, kar vpliva na lokacijo in resnost korozije blodečega toka. Debelina stene ne ovira elektrokemične pogonske moči, čeprav bo to vplivalo na čas do perforacije po začetku korozije.

Vpliv na mehansko celovitost: Anodna območja, poti blodečih tokov
V neozemljenem grelniku (ohišje je električno ločeno od tal) ni zaprtega tokokroga za blodeče tokove in titanov plašč prevzame potencial odprtega{0}}vezja elektrolita (približno –0,2 V v primerjavi z Ag/AgCl v 5 % NaCl). Ni blodeče tokovne korozije, ker tok ne more teči. Vendar pa se lahko v vnetljivi atmosferi kopiči statični naboj in postane nevarnost iskre.

V-ozemljenem grelniku na enem koncu (ozemljenem na koncu priključne omarice) je ozemljeni konec pri 0 V, potopljeni konec pa lebdi pri potencialu elektrolita. Po dolžini plašča lahko obstaja gradient. Na potopljenem koncu tok teče od elektrolita do ovoja (katodno območje, zaščiteno), medtem ko proti ozemljenemu koncu tok teče od ovoja do elektrolita (anodno območje, korodira). Anodno območje se običajno nahaja 50-150 mm od ozemljenega konca. Stopnja korozije v tem območju lahko doseže 0,5-2,0 mm/leto, odvisno od prevodnosti elektrolita in blodeče napetosti.

Pri ozemljenem grelniku s sredinsko pipo (tj. sredina žice notranjega upora je ozemljena, ne pa tudi ovoj) je ovoj ločen od tal, vendar notranja ozemljitev žice ustvarja kapacitivno sklopitev. Pri delovanju z izmeničnim tokom gredo majhni tokovi (mikroamperi do miliamperi) skozi izolacijo MgO do ovoja in nato do elektrolita. To povzroči skromno količino blodečega toka po celotni površini plašča, kar povzroči splošno korozijo 0,05–0,20 mm na leto.

Vpliv na toplotno učinkovitost: Ni neposrednega učinka
Prenos toplote in toplotna učinkovitost sta neodvisni od metode ozemljitve. Električna ozemljitev ne vpliva na porazdelitev temperature vzdolž ovoja, ki jo narekujejo gostota moči in pogoji tekočine.

Kompromis-sinteza: metoda ozemljitve proti tveganju blodečega toka
Metoda ozemljitve Lokacija anodne cone Tipična stopnja korozije (mm/leto) Debelina stene (mm) za 5 let uporabe Stopnja tveganja
Plavajoči (neozemljeni) Brez 0.00 0.8 (samo mehanski) Brez (vendar statična nevarnost)
Ozemljen na enem koncu (razvodna omarica) Skoraj ozemljen konec (50-150 mm) 0.5 - 2.0 mm/leto 3.5 - 10.5 mm Visoko - ni mogoče
Dielektrična izolacija + en konec ozemljen Brez (če je pravilno izoliran) 0.00 0.8 mm Izolacija: Brez
Plavajoči plašč (ozemljen na sredini-pip)Enomerno vzdolž plašča 0,05 – 0,20 mm/leto 1,1 – 1,8 mm Nizko do mod.
Sredinska pipa ozemljena + nadzor vlage MgO Enakomerno 0,02 – 0,05 mm/leto 0,9 – 1,1 mm Sprejemljivo
-Ozemljitev enega konca brez dielektrične izolacije ni uporabna za prevodne elektrolite, ker je lokalizirana stopnja korozije blizu ozemljenega konca višja od 0,5 mm/leto, kar zahteva nepraktično debele stene.

Inženiring za zidom: Prakse dielektrične izolacije in ozemljitve
Pri grelnikih s titanovim ohišjem, ki se uporabljajo v prevodnih elektrolitih, je prednostna praksa neozemljeno (plavajoče) delovanje z zaznavanjem ozemljitvene napake. Grelnik je električno izoliran od rezervoarja s PTFE ali PEEK tesnili in rokavi. Nadzornik ozemljitvene napake opozori, ko tok uhajanja doseže varno mejo (običajno 5-30 mA). To popolnoma odpravi korozijo blodečih tokov.

If the electrical code requires grounding (for example, for personnel safety), a dielectric union or insulated flange must be provided between the grounded junction box and tank on a one-end grounded heater. This avoids anodic sheath. The dielectric isolation shall be tested to a resistance of >100 MΩ pri 500 VDC. Ali pa ozemljitev sredi-odvoda s plavajočim plaščem daje nadzorovan nizko{4}}nivojski blodeči tok, ki povzroča manjšo korozijo, če je izolacija MgO suha in dobre kakovosti.

Zaključek: neutemeljena s prednostno{0}}debelino stene GFCI ni pomembna
Metoda električne ozemljitve grelnika, obdanega s titanom, v prevodnem elektrolitu (5 % NaCl) določa tveganje korozije zaradi blodečega toka, ki lahko zahteva nepraktično debele stene, da doseže 5-letno življenjsko dobo. Ozemljitev enega-konca brez dielektrične izolacije vodi do lokalnih stopenj korozije 0,5-2,0 mm na leto blizu ozemljenega konca, kar zahteva stene 3,5-10,5 mm-kar ni mogoče za grelne cevi. Specifikacija mora veljati za neozemljeni (plavajoči) grelnik z zaščito prekinjevalnika tokokroga zaradi napake pri ozemljitvi (GFCI) in dielektrično izolacijo na montažni prirobnici. To odstrani korozijo blodečih tokov, kar omogoča normalno debelino stene 1,0–1,2 mm. Če je potrebna ozemljitev, namestite dielektrično zvezo in ozemljitev na enem koncu ali pa uporabite ozemljitev s središčnim priključkom s kakovostnim suhim MgO. Proizvajalcu posredujte način ozemljitve in prevodnost elektrolita, ki sta potrebna za potrditev, da je korozija blodečega toka zmanjšana. Debelina stene je sekundarna spremenljivka, glavna konstrukcijska zahteva je preprečevanje blodečega toka.