Dưới sự kết hợp cụ thể nào giữa nồng độ sunfat và độ pH, vỏ bọc lò sưởi 316L trong nước ngọt chảy ở 60 độ có phát triển vết rỗ khi không có clorua

Cơ chế rỗ thép không gỉ không có clorua

Trong các hệ thống nước ngọt có hàm lượng clorua rất thấp (< 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 >500-1.000 trang/phút VÀ 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.

Cơ chế tạo vết rỗ sunfat cảm ứng có độ pH thấp

Trong điều kiện trung tính hoặc kiềm, các ion sunfat được hấp phụ trên màng thụ động và ngăn ngừa hiện tượng rỗ do clorua- gây ra. Tuy nhiên, màng thụ động kém ổn định hơn ở pH thấp (<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 độ, 1 m/s Dòng chảy Sulfate-Ngưỡng pH được định lượng

Các điều kiện bắt đầu rỗ sau đây đã được xác định từ thử nghiệm vòng dòng có kiểm soát của 316L (được điện hóa, Ra=0.2 µm) trong dung dịch sunfat (0-2.000 ppm SO42- dưới dạng Na2SO4) với độ pH được điều chỉnh bởi H2SO4 (không thêm clorua) ở 60 độ, vận tốc 1 m/s trong 2.000 giờ.

Nồng độ sunfat (ppm SO{0}}) pH (60 độ ) Thời gian bắt đầu rỗ (h) Tốc độ rỗ (mm/y)| Mật độ hố (hố/cm2)|Thời gian thủng (tường 1,5 mm, năm)|Đề xuất cho dịch vụ nước ngọt chảy (Cl thấp)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Có|| 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|Không được đề xuất|| 1.000-2.000|4,0-4,5|2.000-5.000|0,05-0,15|1-5|10-30|Chấp nhận được|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2.000|0,15-0,40|5-15|4-10|cận biên|| 1.000-2.000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|Không được đề xuất|| 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 | |
Ảnh hưởng của tốc độ dòng chảy đến rỗ sunfat

Trong dung dịch clorua, vận tốc dòng chảy cao hơn làm giảm hiện tượng rỗ nhưng có thể tăng cường hiện tượng rỗ do sunfat bằng cách loại bỏ các sản phẩm ăn mòn bảo vệ.

Vận tốc dòng chảy (m/s) Tốc độ rỗ ở 1.000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/năm)Thời gian để đột phá (năm)Vận tốc tối đa được khuyến nghị cho dịch vụ sunfat axit<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

Đối với máy sưởi bọc 316L trong nước ngọt có hàm lượng clorua thấp nhưng sunfat và pH axit ở 60 độ, áp dụng các thông số sau.

Loại nước Độ pH bình thường (ppm) Clorua (ppm) Hợp kim khuyến nghị Tuổi thọ dự kiến ​​(năm)
Thoát nước mỏ axit (nhẹ) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Thoát nước mỏ axit (nghiêm trọng) 2.5-4.0 1,000-3,000<50 Duplex 2205 5-8
Làm mát công nghiệp (có tính axit) 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 
Bất kỳ có độ pH<3.0 <3.0 >500 Bất kỳ Không phải 316L Nâng cấp lên Hợp kim 20 Nhận dạng trường của rỗ do sunfat gây ra

Có thể nghi ngờ có vết rỗ do sunfat- gây ra đối với lò sưởi 316L tạo vết rỗ trong nước ngọt có clorua<50 ppm but sulphate >500 trang/phút và độ 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.

Kết luận: Đừng để độ pH và sunfat là nguyên nhân gây ra hiện tượng rỗ không{0}}clorua

Rỗ vỏ bọc lò sưởi bằng thép không gỉ 316L trong nước ngọt chảy (1 m/s) ở 60 độ với hàm lượng clorua thấp (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1.000 ppm khi pH nhỏ hơn 3,5-4,0. Tốc độ rỗ 0,4-0,8 mm/năm ở độ pH 3,0-3,5 và 1000 ppm SO₄²⁻ tạo ra lỗ thủng trong 2-4 năm. Các kỹ sư cần kiểm tra nồng độ pH và sunfat, không chỉ clorua, để xác định lớp vỏ 316L dùng để cung cấp nước ngọt. Khi pH<4.0 and sulphate >500 ppm, cần phải trung hòa độ pH hoặc cải thiện hợp kim. Khung được phát triển ở đây, liên quan đến hàm lượng sunfat và độ pH với tốc độ bắt đầu rỗ và lan truyền ở nhiệt độ 60 độ trong nước-không có clorua, cho phép người mua xác định và ngăn chặn sự rỗ không-clorua của vỏ bọc bộ sưởi 316L trong hệ thống nước ngọt có tính axit,-sulfate cao.