Linia do galwanizacji płytek PCB zastąpiła grzałkę zanurzeniową z PTFE już po ośmiu miesiącach pracy. Na powierzchni osłony widoczny był wzór głębokich, zlokalizowanych wżerów skupionych po stronie zwróconej w stronę szyn zbiorczych prostownika. W innych miejscach PTFE był nienaruszony. Wżery przeniknęły przez osłonę i spowodowały wyciek. Prostowniki instalacji nie były odizolowane od zbiornika, a prąd błądzący płynął przez kąpiel galwaniczną do uziemionej grzałki.
Prąd błądzący to prąd elektryczny, który przepływa niezamierzonymi ścieżkami w systemie galwanicznym. Pochodzi z prostowników, szyn zbiorczych i połączeń elektrycznych, które nie są odpowiednio izolowane. Prąd wpływa do kąpieli galwanicznej i znajduje ścieżkę do uziemienia poprzez konstrukcję zbiornika, grzejnik lub instalację wodno-kanalizacyjną. Tam, gdzie prąd opuszcza powierzchnię metalu, powoduje korozję.
Jak prąd błądzący powoduje wżery
Korozja prądem błądzącym występuje w miejscu, w którym prąd opuszcza powierzchnię metalu i wchodzi do elektrolitu. Metal w tym momencie staje się anodowy i rozpuszcza się. Korozja jest zlokalizowana i może szybko wniknąć w metal.
Ilość utraconego metalu jest proporcjonalna do prądu. Prąd błądzący o natężeniu zaledwie 1 ampera może rozpuścić około 1 kilogram stali w ciągu roku. Prąd o natężeniu 10 amperów może rozpuścić 10 kilogramów-w ilości wystarczającej do zniszczenia osłony grzejnika w ciągu kilku miesięcy.
| Prąd błądzący | Roczna strata metalu | Szybkość penetracji stali | Czas do perforacji (osłona 2 mm) |
|---|---|---|---|
| 0.1 A | 0,1 kg | 0,013 mm/rok | >150 lat |
| 1 A | 1 kg | 0,13 mm/rok | 15 lat |
| 5 A | 5 kg | 0,65 mm/rok | 3,1 roku |
| 10 A | 10 kg | 1,3 mm/rok | 1,5 roku |
| 50 A | 50 kg | 6,5 mm/rok | 3,7 miesiąca |
Prąd błądzący i jego wpływ na korozję stali w kąpielach galwanicznych
Dlaczego najbardziej narażona jest strona skierowana w stronę prostownika
Prąd błądzący przepływa z szyn prostownika przez kąpiel galwaniczną do masy. Gęstość prądu jest najwyższa w pobliżu źródła-szyn zbiorczych- i maleje wraz z odległością. Strona grzejnika zwrócona w stronę prostownika otrzymuje największą gęstość prądu. Po tej stronie tworzą się wgłębienia.
Prąd również podąża ścieżką najmniejszego oporu. Jeśli grzejnik jest uziemiony, a zbiornik nie, prąd może skoncentrować się na grzejniku. Grzejnik staje się preferowaną ścieżką do uziemienia i tam koncentruje się wżery.
Dlaczego grzejniki-powlekane PTFE są nadal podatne na zagrożenia
Powłoka PTFE na grzejniku jest izolatorem elektrycznym. Powinien blokować prąd błądzący przed dotarciem do metalowej osłony. Jednak PTFE jest cienki i może zawierać defekty,-dziurki, zadrapania lub cienkie plamki,-które umożliwiają przepływ prądu.
Gdy prąd dotrze do metalowej powłoki poprzez defekt powłoki, tworzy się lokalna komórka korozyjna. Metal w miejscu uszkodzenia staje się anodowy i rozpuszcza się. Wgłębienie pogłębia się i może przeniknąć do pochewki.
Prąd błądzący przyspiesza również degradację PTFE. Prąd generuje ciepło w miejscu defektu, które powoduje degradację PTFE wokół wgłębienia. Zdegradowany PTFE jest bardziej przepuszczalny, co pozwala na przepływ większej ilości prądu.
Zapobieganie korozji prądów błądzących
Najbardziej skuteczną profilaktyką jest eliminacja prądu błądzącego. Oznacza to odizolowanie prostowników, szyn zbiorczych i połączeń elektrycznych od zbiornika i instalacji wodno-kanalizacyjnej. Wyjście prostownika należy podłączyć wyłącznie do anod i katod, bez innych ścieżek do masy.
Uziemienie zbiornika i grzejnika do wspólnego uziemienia może zmniejszyć różnicę potencjałów powodującą prąd błądzący. Uziemienie należy wykonać w jednym punkcie, aby uniknąć pętli uziemienia.
Używanie izolowanego grzejnika-niepodłączonego elektrycznie do zbiornika-może zapobiec przepływowi prądu błądzącego przez grzejnik. Grzejnik jest zasilany przez transformator izolujący lub uziemione źródło zasilania, które jest oddzielone od obwodu galwanicznego.
| Środek zapobiegawczy | Wpływ na prąd błądzący | Realizacja | Koszt |
|---|---|---|---|
| Izolacja prostownika | Eliminuje źródło | Prace elektryczne | Umiarkowany |
| Uziemienie jednopunktowe- | Zmniejsza różnicę potencjałów | Prace elektryczne | Niski |
| Izolowane zasilanie grzejnika | Blokuje bieżącą ścieżkę | Transformator lub oddzielne zasilanie | Wyższy |
| Integralność powłoki | Blokuje prąd w przypadku uszkodzeń | Kontrola jakości | Umiarkowany |
Środki zapobiegające korozji prądów błądzących w liniach galwanicznych
Kiedy prąd błądzący wskazuje na problem projektowy
Grzejnik, w którym pomimo izolacji prostownika i prawidłowego uziemienia występują wżery spowodowane prądem błądzącym, oznacza, że układ zbiornika lub układ elektryczny powoduje nieuniknioną różnicę potencjałów. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE z izolowanym zasilaniem, grubą powłoką i powierzchnią pozbawioną defektów- eliminuje pierwotną przyczynę korozji wywołanej prądem błądzącym. Proces specyfikacji wymaga układu prostownika, systemu uziemienia, składu chemicznego kąpieli i wymaganej mocy. W przypadku obiektów, w których występują problemy z prądami błądzącymi, to specyficzne-aplikacyjne podejście ogranicza wżery i wydłuża żywotność grzejnika.
