Kako prisutnost gumene obloge na stijenci spremnika mijenja rizik od galvanske korozije za nevezani grijač od titana u istom elektrolitu?

A za procesnog inženjera koji uranjajući grijač od titana stavlja u čelični spremnik s gumenom oblogom, rizik od galvanske korozije je vrlo različit nego da je spremnik neobložen čelik. Titanski grijač je galvanski povezan s velikom površinom ugljičnog čelika u čeličnom spremniku bez obloge. Čelik (anoda) je korodirao prvenstveno štiteći titan (katoda). Stijenka čeličnog spremnika korodira, ali titanski grijač ne korodira. Izolacijska guma u gumom-obloženom spremniku električno je izolirala čelik od elektrolita. Sada nema velike katodne površine s kojom bi se spojio grijač od titana. Međutim, ako postoji bilo kakav manji nedostatak u gumenoj oblogi (rupica, ogrebotina ili oštećeno područje), stvara se vrlo štetan galvanski par, u kojem je vrlo mala količina izloženog čelika (anoda) povezana s vrlo velikom površinom titana (katoda). Galvanska struja koncentrira se na malu grešku u čeliku i uzrokuje brzo duboko udubljenje stijenke čeličnog spremnika ispod gumene obloge koja izaziva odvajanje i kvar spremnika. Spremnik se pokvari, ali sam grijač od titana je neozlijeđen.

Mehanizam galvanske korozije u spremnicima obloženim gumom-
Gumena obloga. Gumena obloga spremnika obloženog gumom električno izolira čeličnu podlogu od elektrolita. Titanski grijač je električno izoliran od čelika kada je uronjen. Galvanska struja neće proći, a titan i čelik (prekriveni neoštećenom gumom) neće korodirati. Ali ako je gumena obloga neispravna (rupica, rez ili oštećeno područje), izloženi čelik djeluje kao sićušna anoda. Ogromni grijač od titana (i sve druge navlažene metalne površine) ogromna je katoda. Omjer katodne površine prema anodnoj površini može biti veći od 1000:1. Galvanska struja je usmjerena na mali kvar u čeliku, što rezultira gustoćom struje od 1 do 10 mA/cm2 na mjestu kvara. Visoka gustoća struje brzo otapa čelik, stvarajući duboki jarak koji potkopava gumenu oblogu. Guma gubi prianjanje, možda se odvaja i izlaže više čelika i time povećava kvar. Kako je sam titanski grijač katoda, on je zaštićen i ne oštećuje se.

Kvantificiranje gustoće galvanske struje kod nedostataka u gumenim oblogama
Površina grijača od titana (cm2) Površina gumenog defekta (cm2) Omjer površine katoda/anoda Galvanska struja (μA) Gustoća struje na defektu (mA/cm2) Vrijeme probijanja stijenke čeličnog spremnika od 6 mm (godine) 1,000 10 (veliki defekt) 100:1 1,000 0.1 5-10 1,000 1 (rupica) 1000:1 1,000 1.0 0.5-1 1,000 0.1 (mala ogrebotina) 10 000:1 1,000 10 0.05-0.1 (tjedni do mjeseci) 2,000 0.1 20,000:1 2,000 20 0.03-0.05 (mjeseci) 5,000 0.1 50,000:1 5,000 50 < 1 mjesec 10,000 0.1 100,000:1 10,000 100 < 2 tjedna
Scenarij za ugradnju titanskih grijača u spremnike obložene gumom-: vodič
Stanje grijača obloge spremnika Električno spajanjeGalvanski rizik Preporučena radnja
Guma je u redu, nema nedostataka.Grijač odvojen (nije spojen)Vrlo nizak (bez kruga) OK. Godišnja obloga monitora.
Bez nedostataka, guma netaknutaGrijač povezan s čelikom (uzemljenje) Nizak (bez dodira s čelikom elektrolita) Opcionalno, ali preporučljivo.
male rupice (< 1 mm2) in rubberHeater isolated High (localized pitting of steel)Fix pinholes. The heater is isolated by nylon bushings.
Ubodne rupe u gumiČelični grijač Nizak (titan i čelik s jednakim potencijalom)Lijepljenje je izjednačavanje potencijala i uklanjanje galvanskog para.
Gumeno veliko oštećeno područjeGrijač izoliran Vrlo visoko (veliko čelično izloženo područje) Odmah uklonite grijač ili popravite oblogu.
Starost gumene obloge > 10 godina (nepoznate greške)Grijač izoliran Nepoznat (možda veliki)Provedite test iskrenja na oblogi. Izolacija grijača.
Bilo koji spremnik s gumenom oblogom i katodnom zaštitomGrijač izoliran Nisko (CP štiti čelik) OK. Provjerite radi li CP sustav.
Inženjerska rješenja za smanjenje galvanskog rizika
Dostupne su tri opcije za sprječavanje opasnosti od galvanske korozije oštećenja obloge kada se grijač od titana ugrađuje u gumirani-spremnik. U prvoj je opciji titanski grijač električno spojen na čeličnu stijenku spremnika (na primjer, bakrenom žicom pričvršćenom na neobloženu armaturu). Ako su titan i čelik na istom potencijalu, tada je galvanska struja jednaka nuli čak i ako gumena obloga ima greške. Čelik je zaštićen velikom katodnom površinom titana (katodna zaštita). Druga metoda je pričvršćivanje žrtvene anode (cink ili aluminij) na titanski grijač. Kod bilo koje greške na oblozi korodira anoda, a ne čelik. Treća metoda je ispitivanje iskrom gumene obloge prije postavljanja grijača, kako bi se pronašli i otklonili svi nedostaci. Rupice se detektiraju visoko{8}}naponskim ispitivačem iskri (5-15 kV) koji zatvara strujni krug na čeličnoj podlozi. Ako se utvrdi greška, ona se ispravlja gumenim sredstvom za krpanje.

Zaključak: Spremnici obloženi grijačem-izolacijom-gumom stvaraju visok galvanski rizik kod oštećenja košuljice
Dodavanje gumene obloge u stijenku spremnika u potpunosti mijenja rizik od galvanske korozije za nevezani grijač od titana. Veliko čelično područje je žrtvena anoda za zaštitu titanskog grijača u neobloženom čeličnom spremniku. Čelik je električno izoliran od elektrolita u gumom-obloženom spremniku. Kada je gumena obloga neispravna (rupica, abrazija ili oštećenje) stvara se izuzetno štetan galvanski par: vrlo mala čelična anoda uparena s vrlo velikom titanskom katodom. Gustoća galvanske struje na pukotini može se približiti 1-100 mA/cm², perforirajući čeličnu stijenku spremnika od 6 mm u tjednima do mjesecima. Sam grijač od titana je u redu, međutim spremnik se ozbiljno pokvari. Kako bi se izbjegao ovaj način kvara, grijači od titana u spremnicima-obloženim gumom trebaju biti električno povezani na čeličnu stijenku spremnika kako bi se izjednačili potencijali i eliminirao galvanski par. Na primjer, naručivanje grijača od titana za spremnik obložen gumom, traženje hardvera za električno spajanje i ispitivanje iskre obloge pomaže osigurati da galvanska korozija na kvarovima obloge ne uzrokuje preuranjeni kvar spremnika.