Pod kojom specifičnom kombinacijom koncentracije sulfata i pH-a plašt grijača 316L u tekućoj slatkoj vodi na 60 stepeni razvija rupe u odsustvu hlorida

Mehanizam udubljenja nerđajućih čelika bez hlorida

U slatkovodnim sistemima sa vrlo niskim sadržajem hlorida (< 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 ppm I 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.

Mehanizam sulfatne rupe izazvane niskim pH

U neutralnim ili alkalnim uslovima, sulfatni joni se adsorbuju na pasivnom filmu i sprečavaju hlorid{0}}indukovanu pitting. Međutim, pasivni film je manje stabilan pri niskom 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 stepeni, 1 m/s protok sulfata-pH Pragovi pittinga kvantificirani

Sljedeći uvjeti početka pittinga određeni su ispitivanjem kontroliranog protoka 316L (elektropolirano, Ra=0.2 µm) u rastvorima sulfata (0-2,000 ppm SO42- kao Na2SO4) sa pH reguliranim H2SO4 (bez dodavanja klorida) na 60 stepeni/m2, velocity.

Koncentracija sulfata (ppm SO4 2-) pH (60 stepeni) Vrijeme inicijacije taloženja (h) Brzina pittinga (mm/y)| Gustoća jame (jame/cm2)|Vrijeme do perforacije (1,5 mm zid, godine)|Preporučuje se za tekuće slatke vode (nizak 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|Ne preporučuje se|| 1.000-2.000|4,0-4,5|2.000-5.000|0,05-0,15|1-5|10-30|Prihvatljivo|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2.000|0,15-0,40|5-15|4-10|Marginalni|| 1.000-2.000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|Ne preporučuje se|| 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 | |
Utjecaj brzine strujanja na sulfatnu piting

U rastvorima hlorida, veće brzine protoka smanjuju rupičastu pojavu, ali mogu pojačati sulfatnu rupičenje uklanjanjem zaštitnih produkata korozije.

Brzina protoka (m/s) Brzina pitinga pri 1.000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/god) Vrijeme do proboja (godine) Preporučena maksimalna brzina za kiseli sulfat<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 grijače od 316L u slatkoj vodi sa niskim sadržajem hlorida ali sulfata i kiselog pH na 60 stepeni, važe sledeći parametri.

Vrsta vode Normalan pH Sulfat (ppm) Hlorid (ppm) Preporučena legura Očekivani vijek trajanja (godine)
Kisela drenaža rudnika (blaga) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Kisela drenaža rudnika (teška) 2.5-4.0 1,000-3,000<50 Duplex 2205 5-8
Industrijsko hlađenje (kiselo) 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 
Bilo koji sa pH<3.0 <3.0 >500 Any Not 316L Upgrade to Alloy 20 Field Identification of Sulphate Induced Pitting

Mogu se posumnjati na rupice izazvane sulfatom- za grijač od 316L koji se nalazi u slatkoj vodi sa hloridima<50 ppm but sulphate >500 ppm i 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.

Zaključak: Nemojte dozvoliti da pH i sulfat budu uzrok ne-hloridnih rupa

Udubljenje plašta grejača od nerđajućeg čelika 316L u tekućoj (1 m/s) slatkoj vodi na 60 stepeni sa niskim sadržajem hlorida (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1.000 ppm kada je pH manji od 3,5-4,0. Stope udubljenja od 0,4-0,8 mm/godišnje pri pH 3,0-3,5 i 1000 ppm SO₄²⁻ proizvode perforaciju za 2-4 godine. Inženjeri moraju testirati pH i koncentraciju sulfata, a ne samo kloride, kako bi definirali omote od 316L za opskrbu svježom vodom. Kada je pH<4.0 and sulphate >500 ppm, potrebna je neutralizacija pH ili poboljšanje legure. Okvir koji je ovdje razvijen, koji povezuje sadržaj sulfata i pH sa stopama inicijacije i širenja rupica na 60 stepeni u vodi bez klorida-omogućava kupcima da identifikuju i spriječe ne-udubljenje od klorida na omotaču grijača od 316L u kiselim, visoko-sulfatnim slatkovodnim sistemima.