Kakva je otpornost na koroziju pukotina super dupleks nehrđajućeg čelika u usporedbi s PTFE-om u morskoj vodi?

Izmjenjivači topline za hlađenje slanom vodom izrađeni su od super duplex nehrđajućeg čelika i PTFE-a, ali se štite na bitno različite načine. Super duplex se oslanja na tanku pasivnu oksidnu prevlaku koja se može lokalno razgraditi u fisuri. PTFE nije u stanju kemijski korodirati, jer nema ni oksidni film ni metalnu strukturu.

Ovo je posebno značajno u sustavima s toplom morskom vodom gdje su neizbježne zone stagnacije, naslage i čvrsti mehanički spojevi. U sadašnjoj inženjerskoj raspravi o super dupleksu naspram PTFE morske vode od korozije pukotinama, nije stvar usporedbe dva materijala, već dva potpuno različita korozijska ponašanja.

Zašto je korozija pukotina važna za sustave morske vode
Morska voda jedna je od najneprijateljskijih industrijskih tekućina koje se pojavljuju u prirodi. Visoka koncentracija klorida, otopljenog kisika, biološka aktivnost i vodljivost pružaju savršene uvjete za lokaliziranu koroziju.

Pukotine se obično nalaze u rashladnim sustavima na:

Spojevi cijevi na cijevne ploče

Sučelja brtvila

Obraštajni filmovi i naslage

Lice prirubnice

Sučelja za pričvršćivanje

Područja stagnacije s-niskim protokom

Čak i materijali s dobrom općom otpornošću na koroziju mogu se brzo pokvariti u ovim ograničenim geometrijama.

Otpornost na koroziju Super Duplex nehrđajućeg čelika
Super duplex nehrđajući čelici kao što je 2507 oslanjaju se na krom-pasivni oksidni premaz koji prirodno raste na metalnoj površini kako bi pružio otpornost na koroziju.

Ovaj pasivni sloj malena je barijera između legure i morskog okoliša. Film se sam-zacjeljuje pod uobičajenim uvjetima protoka gdje dolazi do malog oštećenja.

Zaštita je poboljšana s nekoliko legiranih elemenata:

Krom pojačava pasivizaciju

Molibden poboljšava otpornost na piting

Pasivni film je stabiliziran dušikom.

Nikal pomaže ravnotežu dupleksnih faza

Stoga su te legure posebno prikladne za brojne pomorske primjene u usporedbi s tradicionalnim nehrđajućim čelicima.

Nedostatak Super Duplexa: korozija pukotina
Super duplex nehrđajući čelik ima veliku otpornost na koroziju, ali je pod određenim uvjetima osjetljiv na lokalizirani napad pukotina.

Nedostatak kisika u pukotini
Otopljeni kisik se brzo troši u uskom stacionarnom procjepu. Nadopunjavanje kisikom je ograničeno i stoga se pasivni oksidni premaz ne može učinkovito održavati.

Kada je pasivni film uništen:

Kloridni ioni se koncentriraju u pukotini

Povećana lokalna kiselost

Otapanje metala se ubrzava

Korozija se sama-ubrzava.

Ograničeni oblik pruža učinkovito kemijski agresivno mikro{0}}okruženje, izolirano od okolne morske vode.

Kritična temperatura pukotine
Za super duplex 2507 u morskoj vodi kritična temperatura pukotine obično je oko 35 do 40 stupnjeva.

Nakon što se ovaj prag prekorači, vjerojatnost dezintegracije pasivnog filma je mnogo veća, posebno u stagnaciji ili uvjetima slabog protoka.

Ovaj temperaturni raspon često se nadilazi tijekom rada toplih brodskih rashladnih sustava:

Tropske vode, usluga na moru.

Kondenzator radi, toplo

Status opreme: miruje

Neispravan rad izmjenjivača topline

Tiražni događajiLoši

Kada se pokrene, pukotinska korozija može se brzo proširiti čak i uz dobru otpornost legure na koroziju.

PTFE i njegovo bitno drugačije ponašanje protiv korozije
PTFE ide sasvim drugačijim putem od otpornosti na slanu vodu.

Super duplex vodi elektrokemijski rat. PTFE jednostavno ne želi sudjelovati.

PTFE je potpuno fluorirani polimer bez metalne rešetke, bez granica zrna i bez elektrokemijskog potencijala. PTFE je otporan na ovaj mehanizam kvara jer je korozija u pukotinama elektrokemijski proces.

Zašto PTFE ne podnosi koroziju pukotina
PTFE je suštinski otporan iz sljedećih razloga:

Nema pucanja pasivnog oksidnog filma

Ne stvara se galvanski potencijal

Klorid ne uzrokuje elektrokemijsku reakciju

Nema lokaliziranog anodnog otapanja "

PTFE je kemijski stabilan u stajaćim morima, u zonama-osiromašenim kisikom ili ispod naslaga.

Ovaj imunitet je bezuvjetan, a ne uvjetovan.

Ponašanje temperature u morskoj vodi
PTFE ima vrlo dobru kemijsku otpornost u morskoj vodi na visokim temperaturama.

PTFE je ocijenjen za kontinuiranu opskrbu vodom za tipično do približno:

Kontinuirana radna temperatura 110 stupnjeva

Ovaj raspon je znatno viši od radnih parametara većine sustava za hlađenje morskom vodom.

Naprotiv, učinak korozije super duplexa postaje osjetljiviji kada temperatura slane vode dosegne ili premaši kritičnu temperaturu pukotine.

Loše vijesti o PTFE-u
Iako je PTFE potpuno otporan na koroziju u pukotinama, postoje tehnički nedostaci-povezani s njegovom upotrebom.

Smanjena toplinska vodljivost
PTFE je loš vodič topline u usporedbi s metalnim legurama.

Tipične vrijednosti toplinske vodljivosti:

Približna toplinska vodljivost materijala (W/mK)
Super Duplex nehrđajući čelik ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
Ovo značajno odstupanje smanjuje učinkovitost prijenosa topline i može zahtijevati:

Izmjenjivači s povećanom površinom

Tanji zidni dijelovi

Druge geometrije za izmjenjivače

Sposobnost-niskog tlaka
Mehanička čvrstoća PTFE-a mnogo je niža od super dupleks čelika.

Tako:

Smanjene vrijednosti tlaka

Strukturna podrška je važnija

Mora se uzeti u obzir ponašanje puzanja

Vakuumske aplikacije mogu zahtijevati pojačanje

Stabilnost dimenzije
Toplinska ekspanzija PTFE-a mnogo je veća nego kod metala, stoga se dizajn izmjenjivača i cijevi mora pažljivo razmotriti.

Gdje PTFE ima veliku prednost u pouzdanosti
U mnogim pomorskim sustavima gotovo je nemoguće ukloniti sve praznine.

Npr. Na primjer:

Cijevni snopovi

Brtveni spoj

Izmjenjivači skloni zaprljanju

Mjesta nakupljanja biofilma

Mjenjač pripravnosti u položaju

U ovim postavkama, model pouzdanosti za PTFE je bitno drugačiji, jer ne postoji lokalizirani mehanizam korozije koji bi mogao započeti.

Ovaj atribut može biti posebno koristan u:

Offshore sustavi hlađenja

Postrojenja-za uklanjanje soli

Morska kemijska obrada

Kondenzatori tople morske vode

Rashladni krugovi štede

U primjenama gdje je pristup inspekciji ograničen ili su posljedice kvara ozbiljne, nedostaci PTFE-a u smislu toplinskih i mehaničkih svojstava mogu se nadoknaditi potpunim uklanjanjem mehanizma korozije.

Super Duplex u odnosu na PTFE za uslugu morske vode
Razlika između dva materijala može se jasnije vidjeti na njihovim dominantnim oblicima kvara.

Svojstvo Super Duplex 2507 PTFE
Pasivna zaštita od oksida. Mehanizam korozije .Kemijski inertan
Vjerojatnost korozije u pukotinama. Nije moguće iznad 35-40 stupnjeva
Toplinska vodljivost Visoka Vrlo niska
Mogućnost pritiska Dobar Ograničen
Mehanička čvrstoća Visoka Srednja
Elektrokemijska aktivnost Da Ne
Protok vode u kontinuitetu Veliki s ograničenjima do ~110 stupnjeva
Ova usporedba je dobar primjer razloga zašto super dupleks naspram PTFE procjena korozije u morskoj vodi toliko ovisi o radnim prioritetima sustava.

Zaključak
PTFE je temeljno izdržljivije rješenje protiv korozije u pukotinama čak i od vrhunskih super duplex nehrđajućih čelika za izmjenjivače topline s morskom vodom i rashladne sustave gdje se pukotine ne mogu potpuno ukloniti. Legure kao što je 2507 super duplex nude izvrsnu otpornost na koroziju u različitim morskim okruženjima, ali njihova zaštita ovisi o održavanju lomljivog pasivnog oksidnog filma koji se može lokalno razgraditi u pukotinama kojima nedostaje kisik iznad oko 35 stupnjeva do 40 stupnjeva.

PTFE, s druge strane, uopće nema proces elektrokemijske korozije. To je potpuno fluorirani polimer koji je otporan na napad klorida, ustajalu morsku vodu i lokaliziranu kemiju u pukotinama.

Kompromis-je smanjena toplinska vodljivost, mogućnost nižeg tlaka i složeniji mehanički dizajn. Međutim, u primjenama gdje je pouzdanost protiv korozije važnija od toplinske učinkovitosti, PTFE pruža stvarno rješenje bez rizika za zaštitu od korozije u pukotinama.

Najbolja zaštita u korozijskom inženjerstvu nije bolji samozacjeljujući premaz, već materijal kojemu on nije potreban.