Při jaké konkrétní kombinaci koncentrace síranu a pH se v 316l ohřívacím plášti v tekoucí sladké vodě při 60 stupních vyvine důlková koroze v nepřítomnosti chloridů

Mechanismus důlkové koroze nerezových ocelí bez chloridů

Ve sladkovodních systémech s velmi nízkým obsahem chloridů (< 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 >500-1 000 ppm A 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.

Mechanismus nízkého pH indukovaného sulfátového důlku

V neutrálních nebo alkalických podmínkách jsou síranové ionty adsorbovány na pasivním filmu a zabraňují chloridům-indukovaným důlkům. Pasivní film je však méně stabilní při nízkém 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 stupňů, 1 m/s Průtok síranu-pH Kvantifikované prahové hodnoty

Následující podmínky pro spuštění pittingu byly stanoveny z řízeného testování průtokové smyčky 316L (elektroleštěné, Ra=0.2 µm) v síranových roztocích (0-2 000 ppm SO42- jako Na2SO4) s pH regulovaným H2SO4 (bez přidaných chloridů) při 60 stupních, 1 m/s, rychlost 000 hodin.

Koncentrace síranů (ppm SO4 2-) pH (60 stupňů) Doba iniciace důlkové koroze (h) Rychlost důlkování (mm/rok)| Hustota důlků ( důlky/cm2)|Doba do perforace (1,5 mm stěna, roky)|Doporučeno pro tekoucí sladkovodní provoz (nízký Cl)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Ano|| 500–1 000|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|Nedoporučuje se|| 1 000–2 000|4,0-4,5|2 000–5 000|0,05-0,15|1-5|10-30|Přijatelné|| 1 000–2 000|3,5-4,0|800-2 000|0,15-0,40|5-15|4-10|Okrajový|| 1 000–2 000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|Nedoporučuje 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 | |
Vliv rychlosti proudění na síranové důlky

V chloridových roztocích vyšší rychlost proudění snižuje důlkovou korozi, ale může zvýšit důlkovou korozi síranů odstraněním ochranných korozních produktů.

Rychlost průtoku (m/s) Rychlost důlkové koroze při 1 000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/rok)Doba průniku (roky) Doporučená maximální rychlost pro kyselé sulfátové služby<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

Pro 316L zapouzdřené ohřívače ve sladké vodě s nízkým obsahem chloridů, ale síranů a kyselým pH při 60 stupních platí následující parametry.

Typ vody Normální pH Síran (ppm) Chlorid (ppm) Doporučená slitina Předpokládaná životnost (roky)
Kyselá důlní drenáž (mírná) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Odvodnění kyselých dolů (těžké) 2.5-4.0 1 000–3 000<50 Duplex 2205 5-8
Průmyslové chlazení (kyselé) 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 
Jakékoli s pH<3.0 <3.0 >500 Any Not 316L Upgrade na slitinu 20 Polní identifikace důlkové koroze vyvolané síranem

U ohřívače o objemu 316 l, který vytváří důlky ve sladké vodě s chloridy, je možné podezřívat-důlky vyvolané sírany<50 ppm but sulphate >500 ppm a 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.

Závěr: Nedovolte, aby pH a sírany byly příčinou -chloridové důlkové koroze

Pitting pláště ohřívačů z nerezové oceli 316L v tekoucí (1 m/s) sladké vodě o teplotě 60 stupňů s nízkým obsahem chloridů (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1000 ppm, když je pH nižší než 3,5-4,0. Rychlost důlkové koroze 0,4-0,8 mm/rok při pH 3,0-3,5 a 1000 ppm SO₄²⁻ způsobí perforaci za 2-4 roky. Inženýři potřebují otestovat pH a koncentraci síranů, ne pouze chloridy, aby definovali 316L pláště pro zásobování čerstvou vodou. Když pH<4.0 and sulphate >500 ppm, je nutná buď neutralizace pH nebo zlepšení slitiny. Zde vyvinutý rámec, který uvádí obsah síranů a pH do souvislosti s iniciací a rychlostí šíření důlkové koroze při 60 stupních ve vodě bez chloridů, umožňuje kupujícím identifikovat a předcházet vzniku ne-chloridových důlků u plášťů ohřívačů o objemu 316 l v kyselých sladkovodních systémech s vysokým-síranem.