Po czternastu miesiącach pracy zakład chemiczny wyciągnął grzałkę zanurzeniową z PTFE ze zbiornika do wytrawiania kwasem siarkowym. Powierzchnia osłony zwrócona w stronę procesu była w dobrym stanie. Obszar za wspornikami montażowymi-obszary, w których wsporniki stykają się z grzejnikiem-wykazywał ciemne plamy i wżery. Metal pod PTFE skorodował, a w dwóch miejscach korozja wniknęła na tyle głęboko, że utworzyła się nieszczelność.
Korozja szczelinowa występuje w wąskich szczelinach pomiędzy wspornikami montażowymi a powierzchnią grzejnika. Szczelina jest zbyt mała, aby umożliwić cyrkulację płynu, ale wystarczająco duża, aby umożliwić przedostanie się płynu procesowego. Płyn w szczelinie zatrzymuje się, a chemia w szczelinie zmienia się w sposób przyspieszający korozję.
Dlaczego za wspornikami montażowymi tworzą się szczeliny
Wsporniki montażowe mocuje się do grzejnika poprzez spawanie, skręcanie lub zaciskanie. Każda metoda mocowania tworzy szczelinę pomiędzy wspornikiem a powierzchnią grzejnika. Szczelina może mieć zaledwie kilka tysięcznych cala szerokości, ale jest wystarczająco duża, aby ciecz mogła przedostać się przez nią na zasadzie działania kapilarnego.
Szczelina jest osłonięta przed przepływem masowym. Płyn w środku nie może krążyć. Tlen i inne rozpuszczone związki są zużywane w reakcjach korozji, ale nie można ich uzupełnić. Zmienia się skład chemiczny płynu szczelinowego.
| Metoda mocowania | Szerokość szczeliny | Wymiana płynów | Ryzyko korozji | Najlepsza praktyka |
|---|---|---|---|---|
| Spawany wspornik | 0–0,05 mm | Nic | Wysoki w przypadku wad spoin | Spoina z pełną penetracją |
| Przykręcany wspornik | 0,05–0,2 mm | Bardzo niski | Bardzo wysoki | Uszczelka z uszczelką |
| Zaciśnięty wspornik | 0,1–0,5 mm | Niski | Wysoki | Użyj solidnej podkładki PTFE |
| Wspornik szczelinowy | 0,5–1,0 mm | Umiarkowany | Umiarkowany | Spłukać wodą |
Metody mocowania wsporników i związane z nimi ryzyko korozji szczelinowej
Chemia korozji szczelinowej
W szczelinie tlen rozpuszczony w płynie jest zużywany w początkowej reakcji korozji. Tlenu nie można uzupełnić, ponieważ szczelina jest osłonięta przed przepływem masowym. Stężenie tlenu wewnątrz szczeliny spada, podczas gdy stężenie na zewnątrz pozostaje wysokie. Różnica tworzy komorę koncentracji tlenu.
Metal wewnątrz szczeliny staje się anodowy,-koroduje. Metal na zewnątrz szczeliny staje się katodowy,-jest chroniony. Szybkość korozji wewnątrz szczeliny przyspiesza.
Jony metali powstałe w wyniku reakcji korozji przyciągają jony chlorkowe z płynu w masie. Stężenie chlorków wewnątrz szczeliny wzrasta, czasami osiągając kilkukrotność stężenia objętościowego. Wysokie stężenie chlorków jeszcze bardziej przyspiesza korozję.
pH wewnątrz szczeliny spada w miarę hydrolizy jonów metali. Środowisko kwaśne jeszcze bardziej przyspiesza korozję. Rezultatem jest szybko pogłębiający się dół, który może przebić osłonę grzejnika.
Dlaczego grzejniki-powlekane PTFE są nadal podatne na zagrożenia
Powłoka PTFE na grzejniku ma na celu ochronę metalu znajdującego się pod spodem przed płynem procesowym. Jednak powłoka nie sięga do szczeliny pomiędzy wspornikiem a grzejnikiem. Jeśli powłoka zostanie uszkodzona podczas montażu wspornika lub jeśli szczelina nie zostanie całkowicie uszczelniona, płyn procesowy może zetknąć się z gołym metalem.
Nawet jeśli powłoka jest nienaruszona, pomiędzy powłoką a zamkiem może powstać szczelina. Powłoka może być lekko przepuszczalna, a płyn przenikający przez powłokę tworzy szczelinę pomiędzy powłoką a metalem.
Zapobieganie korozji szczelinowej
Najskuteczniejszą profilaktyką jest likwidacja szczeliny. Wspornik przyspawany do grzejnika spoiną-z pełną penetracją nie ma szczeliny. Spoina uszczelnia połączenie i zapobiega przedostawaniu się płynu.
Jeśli spawanie nie jest praktyczne, szczelinę można wypełnić uszczelką lub uszczelniaczem. Uszczelka PTFE lub uszczelniacz fluoropolimerowy zapobiega przedostawaniu się płynu do szczeliny pomiędzy wspornikiem a grzejnikiem.
Solidna podkładka PTFE pomiędzy wspornikiem a grzejnikiem całkowicie eliminuje szczelinę. Podkładka jest ściśliwa i wypełnia szczelinę, a PTFE jest chemicznie obojętny.
| Środek zapobiegawczy | Wpływ na korozję szczelinową | Realizacja | Koszt |
|---|---|---|---|
| Spoina-z pełną penetracją | Eliminuje szczelinę | Produkcja | Umiarkowany |
| Uszczelka teflonowa | Uszczelnia szczelinę | Montaż | Niski |
| Uszczelniacz fluoropolimerowy | Uszczelnia szczelinę | Montaż | Niski |
| Solidna podkładka PTFE | Eliminuje szczelinę | Konstrukcja wspornika | Umiarkowany |
Środki zapobiegające korozji szczelinowej za wspornikami montażowymi
Kiedy korozja szczelinowa wskazuje na problem projektowy
Grzejnik, w którym pomimo prawidłowej konstrukcji zamka rozwija się korozja szczelinowa, oznacza, że powłoka lub materiał zamka nie są odpowiednie do danego zastosowania. Niestandardowa konfiguracja grzałki zanurzeniowej z PTFE ze spawanymi wspornikami, uszczelkami z PTFE lub pełnymi podkładkami z PTFE eliminuje pierwotną przyczynę korozji szczelinowej. Proces specyfikacji wymaga składu chemicznego kąpieli, temperatury roboczej, konstrukcji zamka i wymaganej mocy. W przypadku obiektów, w których występuje agresywna chemia, to specyficzne-zastosowanie podejście ogranicza korozję szczelinową i wydłuża żywotność grzejnika.
