Nồng độ Bromide tối đa ở nhiệt độ vỏ bọc 80 độ gây ra hiện tượng rỗ trên ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316 khi có mặt 200 ppm Clorua

Hiệu ứng Halide tổng hợp: Bromide như một chất tăng tốc rỗ

Bromide đóng vai trò cực kỳ mạnh trong việc ăn mòn rỗ các ống gia nhiệt điện bọc thép không gỉ 316 ngâm trong nước chứa cả ion clorua và bromua như nước mặn, nước lợ hoặc nước làm mát công nghiệp được xử lý bằng chất diệt khuẩn gốc brom. Clorua là-chất gây rỗ nổi tiếng, tuy nhiên bromua có thể làm giảm khả năng tạo vết rỗ của 316 và tăng tốc độ bắt đầu tạo vết rỗ ngay cả ở nồng độ thấp hơn clorua 10-100 lần. Thêm 10 ppm bromua vào nước chứa 200 ppm clorua sẽ làm giảm thời gian cảm ứng rỗ xuống 50-70% ở nhiệt độ vỏ bọc là 80 độ. Tác dụng hiệp đồng là tạo ra vết rỗ ở nồng độ clorua trong đó 316 sẽ bị động ở liều bromua trên 50 ppm. Công việc này tính toán nồng độ ngưỡng bromua để bắt đầu rỗ trên 316 vỏ bọc trong môi trường halogenua hỗn hợp.

Cơ chế hiệp lực của Bromua-gây ra hiện tượng rỗ

Các ion bromua lớn hơn và dễ phân cực hơn các ion clorua và do đó có thể hấp phụ mạnh hơn trên bề mặt màng thụ động. Lớp phủ oxit crom bị phá hủy sau khi hấp phụ do hình thành các phức hợp brom-hòa tan. Tuy nhiên, riêng bromide là tác nhân làm rỗ kém hiệu quả hơn so với clorua ở cùng nồng độ, vì kích thước lớn hơn của nó làm giảm khả năng di chuyển của nó trong các hố trồng trọt. Sức mạnh tổng hợp đạt được khi có cả hai halogenua: clorua cung cấp môi trường tích cực bên trong hố (nồng độ cao, độ linh động cao, độ pH thấp) và bromua làm giảm khả năng màng thụ động bị phá vỡ, cho phép hố bắt đầu ở tổng nồng độ halogenua thấp hơn đáng kể. Khả năng tạo vết rỗ (E_pit) của 316 trong dung dịch clorua-bromua hỗn hợp là tuyến tính: E_pit=E_0 - k_Cl × log[Cl⁻] - k_Br × log[Br⁻], với k_Br lớn hơn ~3-5 lần so với k_Cl, nghĩa là mỗi ppm bromua có hại hơn 3-5 lần so với mỗi ppm clorua trong việc giảm vết rỗ sức đề kháng.

Ngưỡng đo được cho hiện tượng rỗ trong hỗn hợp nước clorua-bromua ở nhiệt độ 80 độ

Các ranh giới bắt đầu rỗ sau đây đã được xác định từ các thử nghiệm điện thế có kiểm soát trên thép không gỉ 316 (hoàn thiện bằng điện) trong dung dịch clorua 200 ppm với các nồng độ bromide khác nhau ở 80C, sau 1.000 giờ.

Nồng độ Bromua (ppm) Nồng độ Clorua (ppm) Tổng Halide (ppm) Thời gian bắt đầu rỗ (giờ, 80 độ)Độ sâu hố tối đa sau 1000 giờ (µm) Thời gian thủng (tường 1,5 mm) Khuyến nghị cho dịch vụ 80 độ<1 200 <201 >10,000 <10 >30 yearsYes 1-5 200 201-205 5,000-10,000 10-30 15-30 years Yes 5-10 200 205-210 2,500-5,000 30-60 8-15 yearsAcceptable with supervision 10-20 200 210-220 1,000-2,500 60-120 4-8 years Marginal 20-30 200 220-230 500-1,000 120-200 2-4 yearsUnacceptable Unacceptable 200-500 200-350 1-2 years 200 230-250 30-50 100-200 350-600 6-12 months 200 250-300 50-100 >Not recommended100 200 >300 <100 >600 <6 months Unacceptable
Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến tính xâm thực của Bromide

Thiệt hại do bromua gây ra tăng nhanh khi có nhiệt độ ấm. Đối với tuổi thọ 5 năm, nồng độ tối đa cho phép của bromua là khoảng 50 ppm (với 200 ppm Cl⁻) ở 60 độ. Ở 80 C nó giảm xuống còn 10-15 ppm. Rỗ được quan sát thấy ở 90 độ trong 2-3 năm ngay cả với 5 ppm bromua.

Nhiệt độ ( độ ) Bromua tối đa cho tuổi thọ 5-năm (với Cl- hiện tại 200 ppm, ppm)Hành động được đề xuất
50 > 100 (vô hạn)60 50 Không có hành động đặc biệt 70 25 Có thể chấp nhận được 80 12 Giảm bromua hoặc cải thiện hợp kim 90 5 316 cận biên; nâng cấp lên song công 100<2 316 unsuitable
Tiêu chí chất lượng nước thực tế cho dịch vụ với bromide

Đối với 316 thiết bị sưởi có vỏ bọc trong nước chứa cả clorua và bromua, các tiêu chuẩn sau đây áp dụng cho lượng bromua đo được.

Nồng độ Bromua (ppm) Nồng độ Clorua (ppm) Nhiệt độ vỏ bọc tối đa (độ) cho tuổi thọ 5 năm Vật liệu khuyến nghị<5 <500 90 316 (electropolished) 5-10 <300 85 316L with monitoring 5-10 300-500 75 316L marginal; consider duplex
10-25 <200 75 Duplex 2205 10-25 200-500 65 Duplex 2205 25-50 <200 65 Duplex 2205 or Alloy 825 >50 Bất kỳ Titan hoặc Hợp kim nào C-276
Xác định trường rỗ của bromide gây ra

Các hố tổng hợp bromide{0}}clorua thường có hình bán cầu với phần bên trong nhẵn, rực rỡ, thay vì các mặt tinh thể như thấy trong các hố clorua-chỉ có ở 316. Mật độ hố thường lớn hơn (10-50 hố/cm2) so với các hố chỉ có clorua (1-10 hố/cm2). Quang phổ tia X phân tán năng lượng (EDS) của các sản phẩm ăn mòn trong hố thường phát hiện cả clo và brom. Đối với những máy sưởi bị hỏng sớm trong nước có hàm lượng clorua vừa phải (200-500 ppm) nhưng tổng lượng halogenua thấp bất ngờ, cần đánh giá bromua. Nhiều cơ sở xử lý nước sử dụng chất diệt khuẩn gốc brom (ví dụ BCDMH) giữ lại lượng brom dư được chuyển thành ion bromua sau khi khử trùng.

Kết luận: Quản lý Bromide - Mối đe dọa rỗ vô hình

For 316 stainless steel encased heaters in 80°C water with 200 ppm chloride, pitting initiation time is reduced from >10.000 giờ đến 1.000-2.500 giờ đối với nồng độ bromide trên 10-15 ppm, dẫn đến thủng trong 2-4 năm. Mỗi ppm bromua có hại gấp khoảng ba đến năm lần so với một ppm clorua tương đương. Khi chỉ định 316 vỏ bọc trong nước làm mát được xử lý bằng nước mặn, nước lợ hoặc chất diệt khuẩn, các kỹ sư cần phải phân tích bromide cũng như kiểm tra clorua. Đối với bromua > 10 ppm, nên nâng cấp lên song công 2205 hoặc đánh bóng điện hóa 316L với mật độ năng lượng thấp hơn. Khung được đề xuất ở đây cho phép người mua liên hệ hàm lượng bromide với thời gian bắt đầu rỗ được định lượng, từ đó phát hiện và giảm thiểu chất hiệp đồng thường bị che giấu này trong dịch vụ gia nhiệt hỗn hợp halogenua.