Pri kakšni specifični kombinaciji koncentracije sulfata in pH-ja grelni ovoj 316L v tekoči sladki vodi pri 60 stopinjah razvije luknjičaste luknje v odsotnosti kloridov

Mehanizem luknjanja nerjavnih jekel brez klorida

V sladkovodnih sistemih z zelo malo klorida (< 20 ppm), but high to moderate sulphate concentrations (SO4 2-) and acidic pH such as in acid mine drainage, some industrial cooling waters or agricultural runoff, pitting corrosion can occur even in the absence of chloride ions, with 316L stainless steel sheathed electric heating tubes. For flowing conditions (1 m/s), sulphate ions are typically thought to be non-aggressive or inhibitive to pitting. However, at pH values below 4.0-4.5, sulphate can attack and create soluble iron sulphates, breaking down the passive film. The essential combination for pitting is: sulphate >500-1000 ppm IN pH<4.0. Rates of pitting of 0.2-0.5 mm/yr occur at pH 3.0 and 1,000 ppm SO4 2-. Rates > 1 mm/year, pH 2.5, 1,000 ppm SO 2 4 . The sulfate-pH-pitting threshold for 316L in flowing freshwater at 60°C in the absence of chlorides is quantified in this article.

Mehanizem sulfatnega pitinga zaradi nizkega pH

V nevtralnih ali alkalnih pogojih se sulfatni ioni adsorbirajo na pasivni film in preprečujejo klorid-pitting. Vendar pa je pasivni film manj stabilen pri nizkem pH (<4.0). Sulphate can form soluble complexes with ferric ions ( FeSO4+ ), and can also take part in the anodic dissolution reaction. Local acidification in growing pits (pH as low as 1-2) permits sulphate to behave as an aggressive anion like chloride but under more acidic conditions. In sulphate solutions, the pitting potential (Epit) decreases with decreasing pH and increasing sulphate concentration .

60 stopinj, 1 m/s Pretok Sulfat-pH Količinsko opredeljeni pragovi pitinga

Naslednji začetni pogoji luknjanja so bili določeni iz testiranja z nadzorovano pretočno zanko 316L (elektropolirano, Ra=0.2 µm) v sulfatnih raztopinah (0–2000 ppm SO42- kot Na2SO4) s pH, ki ga uravnava H2SO4 (brez dodanih kloridov) pri 60 stopinjah, hitrosti 1 m/s 2000 ur.

Koncentracija sulfata (ppm SO4 2-) pH (60 stopinj ) Čas začetka luknjanja (h) Hitrost luknjanja (mm/y)| Gostota jam (pits/cm2)|Čas do perforacije (1,5 mm stene, leta)|Priporočeno za tekoče sladkovodne storitve (nizek Cl)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Da|| 500-1.000|4,0-4,5|5.000–10.000|0,02-0,05 |<1 | 30-75 | Yes | | 500-1,000 | 3.5-4.0 | 2,000-5,000 | 0.05-0.15 | 1-5 | 10-30 | Acceptable | | 500-1,000 | 3.0-3.5 | 1,000-2,000 | 0.15-0.40 | 5-20 | 4-10 | Marginal | | 500-1,000 | <3.0 | 200-1,000 | 0.40-1.00 | >20|1,5-4|Ni priporočljivo|| 1.000-2.000|4,0-4,5|2.000–5.000|0,05-0,15|1-5|10-30|Sprejemljivo|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2.000|0,15-0,40|5-15|4-10|Obrobno|| 1.000-2.000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|Ni priporočljivo|| 1.000-2.000 |<3.0 | 100-300 | 0.80-2.00 | >40 | 0.75-2 | No | | >2,000 | <4.0 | <200 | >1.00 | >50 | <1.5 | No | |
Vpliv hitrosti toka na sulfatno jamičenje

V kloridnih raztopinah višje hitrosti pretoka zmanjšajo luknjičasto kopičenje, vendar lahko povečajo sulfatno luknjičasto kopičenje z odstranitvijo zaščitnih produktov korozije.

Hitrost pretoka (m/s) Stopnja luknjanja pri 1.000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/leto) Čas do preboja (leta) Priporočena največja hitrost za storitev kislega sulfata<0.5 0.15-0.25 6-10 Acceptable
0.5-1.0 0.25-0.40 4-6 Marginal 1.0-1.5 0.40-0.60 2.5-4 Not recommended 1.5-2.5 0.60-0.90 1.7-2.5 No >2.5 >0.90 <1.7 No Practical Recommendations for Low-Chloride, High-Sulfate, Acidic Freshwater Service

Za grelnike v ohišju 316L v sladki vodi z nizko vsebnostjo kloridov, vendar sulfatov in kislim pH pri 60 stopinjah veljajo naslednji parametri.

Vrsta vode Normalni pH Sulfat (ppm) Klorid (ppm) Priporočena zlitina Pričakovana življenjska doba (leta)
Drenaža kislega rudnika (blaga) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Drenaža kislega rudnika (huda) 2.5-4.0 1,000–3,000<50 Duplex 2205 5-8
Industrijsko hlajenje (kislo) 3.5-4.5 500-1.000<20 316L (acceptable) 8-12 
Agricultural runoff (acidic) 4.0-5.0 100-500 10-50 316L >10 
Vse s pH<3.0 <3.0 >500 Vse Ne 316L Nadgradnja na zlitino 20 Identifikacija polja s sulfatom povzročenimi luknjami

Pri grelniku 316 L, ki v sladki vodi s kloridi povzroča luknjičasto-vodo, obstaja sum<50 ppm but sulphate >500 ppm in pH<4.0. The pits are usually tiny (50-200 µm) and frequent and no chloride was discovered in the pit residue (EDS). The corrosion product may contain sulphur. Water analysis will show low chloride, moderate to high sulphate and low pH. The remedy is to elevate the pH (neutralise) or go to Alloy 20 or duplex 2205.

Zaključek: ne dovolite, da sta pH in sulfat vzrok za ne-kloridno luknjanje

Izpiranje grelnih plaščev iz nerjavečega jekla 316L v tekoči (1 m/s) sladki vodi pri 60 stopinjah z nizko vsebnostjo klorida (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1000 ppm, ko je pH nižji od 3,5-4,0. Stopnje luknjanja 0,4–0,8 mm/leto pri pH 3,0–3,5 in 1000 ppm SO₄²⁻ povzročijo perforacijo v 2–4 letih. Inženirji morajo testirati pH in koncentracijo sulfata, ne le kloridov, da bi določili ovoje 316L za oskrbo s svežo vodo. Ko pH<4.0 and sulphate >500 ppm, je potrebna nevtralizacija pH ali izboljšanje zlitine. Tukaj razvit okvir, ki povezuje vsebnost sulfata in pH s stopnjami iniciacije in širjenja lukenj pri 60 stopinjah v vodi brez-kloridov, omogoča kupcem, da prepoznajo in preprečijo ne-piting brez kloridov v plaščih grelnikov 316L v kislih sladkovodnih sistemih z visoko-sulfatom.