Pod kojom specifičnom kombinacijom koncentracije sulfata i pH 316L plašt grijača u tekućoj slatkoj vodi na 60 stupnjeva razvija rupičastu brazdu u odsutnosti klorida

Mehanizam točkovne pojave nehrđajućih čelika bez klorida

U slatkovodnim sustavima s vrlo niskim kloridom (< 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 >500-1000 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 sulfatnog pitinga izazvanog niskim pH

U neutralnim ili alkalnim uvjetima sulfatni ioni adsorbiraju se na pasivnom filmu i sprječavaju jamičastu-induciranu kloridom. 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 stupnjeva, 1 m/s Protok Sulfat-pH Pragovi pitinga Kvantificirani

Sljedeći početni uvjeti pitinga određeni su iz kontroliranog ispitivanja petlje protoka 316L (elektropolirani, Ra=0.2 µm) u otopinama sulfata (0-2000 ppm SO42- kao Na2SO4) s pH reguliranim H2SO4 (bez dodanih klorida) na 60 stupnjeva, brzinom od 1 m/s tijekom 2000 sati.

Koncentracija sulfata (ppm SO4 2-) pH (60 stupnjeva ) Vrijeme početka pitinga (h) Brzina pitinga (mm/y)| Gustoća jamica (pits/cm2)|Vrijeme do perforacije (stjenka od 1,5 mm, godine)|Preporučeno za protočne slatke vode (niski Cl)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Da|| 500-1000|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|2000-5000|0,05-0,15|1-5|10-30|Prihvatljivo|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2000|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 udubljenje sulfata

U otopinama klorida veće brzine protoka smanjuju piting, ali mogu povećati sulfatni piting uklanjanjem zaštitnih produkata korozije.

Brzina protoka (m/s) Stopa pitinga pri 1000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/godina) Vrijeme do proboja (godine) Preporučena maksimalna brzina za uslugu kiselog sulfata<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 316L zatvorene grijače u slatkoj vodi s niskim udjelom klorida, ali sulfata i kiselim pH na 60 stupnjeva, primjenjuju se sljedeći parametri.

Vrsta vode Normalni pH Sulfat (ppm) Klorid (ppm) Preporučena legura Očekivani vijek trajanja (godine)
Kisela drenaža rudnika (blaga) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Isušivanje kiselog rudnika (teško) 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 s pH<3.0 <3.0 >500 Bilo koji Ne 316L Nadogradnja na leguru 20 Identifikacija polja za udubljenje izazvano sulfatom

Sumnjača-potaknuta sulfatom može se posumnjati na grijač od 316L koji se nalazi u slatkoj vodi s kloridima<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: ne dopustite da pH i sulfat budu uzrok ne-kloridne mrlje

Udubljenje plašta grijača od nehrđajućeg čelika 316L u tekućoj (1 m/s) slatkoj vodi na 60 stupnjeva s niskim sadržajem klorida (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1000 ppm kada je pH manji od 3,5-4,0. Stope pitinga od 0,4-0,8 mm/godišnje pri pH 3,0-3,5 i 1000 ppm SO₄²⁻ dovode do perforacije za 2-4 godine. Inženjeri moraju ispitati pH i koncentraciju sulfata, a ne samo kloride, kako bi definirali 316L omotače za opskrbu svježom vodom. Kada je pH<4.0 and sulphate >500 ppm, potrebna je neutralizacija pH ili poboljšanje legure. Okvir razvijen ovdje, povezujući sadržaj sulfata i pH s inicijacijom i stopom širenja pitinga na 60 stupnjeva u vodi bez-klorida, omogućuje kupcima da identificiraju i spriječe ne-kloridni piting 316L grijača u slatkovodnim sustavima s visokim-sulfatom.