O dan yr hyn y mae Cyfuniad Penodol o Botensial Amddiffyn Anodig Cymhwysol a Thymheredd Gwain yn Gwneud 316 Tiwb Gwresogydd Dur Di-staen mewn 50% Soda costig (NaOH) ar 120 gradd Aros yn oddefol Heb gracio cyrydiad straen costig

Rheolaeth Electrocemegol i Atal Brithiad costig

Mae cracio cyrydiad straen caustig (CSCC, neu embrittlement costig) yn ddull methiant pwysig ar gyfer 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur di-staen mewn gwasanaeth soda costig (NaOH) ar dymheredd uchel (ee anweddyddion, crynodyddion neu wresogyddion llinell drosglwyddo costig). Mae SCC costig yn digwydd mewn hydoddiannau NaOH poeth ar dymheredd uwchlaw tua 70-80 gradd, gyda'r tueddiad yn cynyddu'n ddramatig gyda thymheredd a chrynodiad costig. Mae hyn yn wahanol i SCC clorid, sy'n gofyn am gyfuniadau penodol o dymheredd a chrynodiad clorid. Ar 50% NaOH (crynodiad diwydiannol nodweddiadol) ar 120 gradd, mae 316 yn sensitif iawn i CSCC o dan amodau cyrydiad rhydd, gyda chracio'n datblygu o fewn dyddiau i wythnosau. Gellir osgoi'r CSCC yn llwyr trwy ddefnyddio amddiffyniad anodig cymhwysol (hy rheolaeth potensiostatig y metel yn y rhanbarth goddefol). Y paramedr pwysig yw'r potensial cymhwysol mewn perthynas ag electrod cyfeirio (Ag/AgCl yn aml). Mae'r amrediad goddefol ar gyfer 316 mewn 50% NaOH ar 120 gradd tua -200 mV i +200 mV vs. Ag/AgCl. Mae cracio'n digwydd ar botensial sy'n is na -200 mV (rhanbarth gweithredol) neu'n uwch na +200 mV (rhanbarth trawsoddefol). Mae'r erthygl hon yn meintioli'r ffenestri potensial amddiffyn anodig ar gyfer atal CSCC ar wahanol dymereddau a chrynodiadau costig.

Mecanwaith Cracio Cyrydiad Straen Costig a'i Atal

SCC costig o 316 o ddur di-staen yw hydoddi detholus y cotio goddefol ar ffiniau grawn (cracio intergranular mewn aloion is; traws-gronynnol mewn 316 ar dymheredd uwch) o dan straen tynnol mewn atebion NaOH crynodedig. Mae'r ffilm goddefol ar 316 mewn caustig yn ffilm haearn a chromiwm hydrocsidau / ocsidau sy'n sefydlog mewn ystod botensial gyfyngedig yn unig. O dan yr amrediad potensial goddefol (potensial negyddol uwch) mae'r metel yn cyrydu'n ymosodol (cyrydiad cyffredinol). Uwchben yr amrediad goddefol (potensial positif uwch) mae hydoddiad traws-oddefol yn digwydd, lle mae cromiwm yn cael ei ocsidio i gromad hydawdd (CrO4 2-) a SCC yn cael ei gychwyn. Mae foltedd anodig wedi'i reoleiddio yn yr ystod oddefol yn sefydlogi'r ffilm oddefol ac yn dileu'r grym ar gyfer dadansoddiad lleol.

Ffenestri Diogelu Anodig Meintiol ar gyfer 50% NaOH @ 120C

Mae'r amrediad goddefol a'r ffiniau cracio fel swyddogaeth y foltedd cymhwysol yn erbyn Ag/AgCl (3M KCl) wedi'u pennu mewn 50% NaOH ar 120 gradd gan brofion potensiostatig rheoledig o 316 o ddur di-staen (U-plygwch sbesimenau dan straen tynnol cyson).

Applied Potential (mV vs. Ag/AgCl, 3M KCl) Electrochemical Region Corrosion Rate (mm/year)CSCC Initiation Time (hrs) Surface Condition 120°C 50% NaOH Service Recommended After 1000 hours Active corrosion < -400 Immediate (active) 5-10 Severe general corrosion No -400 to -250 Active/transition 1-5 10-50 Pitting + general loss No -250 to -2000Mixed (active edge) 0.5-1.0 50-200 Localised attack Not advised -200 to -150 Passive (low) 0.02-0.05 >5,000 Bright, dim ymosodiad Derbyniol (ffiniol)
-150 to +100 Passive (optimum) 0.01-0.02 >10,000 Disglair, goddefol Gorau +100 i +200 Goddefol (uchel) 0.02-0.05 2,000-5,000 Arlliw (tewychu ocsid) Derbyniol +200 i +250 Ymyl trawsoddefol 0.1-0.3 500-1,500 Ymyl tyllu bach +250 Ymylol +250 i {1} graciau {1} {1} traws-oddefol+250+250 traws-oddefol {{1} CS} Argymell +350 Esblygiad ocsigen 1-5<100 Severe CSCC + pitting No
Dylanwad Crynodiad costig a Thymheredd ar yr Ystod Posibl Amddiffyn

Mae'r ffenestr potensial goddefol yn amrywio gyda chrynodiad costig a thymheredd. Mae'r canlynol yn dabl o botensial amddiffynnol a argymhellir ar wahanol amodau.

NaOH Conc. (wt%) Tymheredd ( gradd ) Amrediad Goddefol (mV yn erbyn Ag/AgCl, 3M KCl) Potensial Amddiffyn Gorau (mV) Isafswm a Argymhellir Dwysedd Presennol ar gyfer Diogelu (mA/cm2)
30 100 -300 i +50 -150 0.1 30 120 -250 i +100 -100 0.2 40 100 -250 i +100 -100 0.2 40 120 -200 i +150 -50 0.3 50 100 -200 i +150 -50 0.3 50 120 -150 i +200 0 0.5 50 140 -100 i +250 (culhau) +50 0.8 60 100 -150 i +200 0 0.4 60 120 -100 i +250 +50 0.7 70 100 -100 i +200 (cul) +50 0.6
Manylebau ar gyfer Systemau Amddiffyn Anodig Ymarferol ar gyfer 316 o Gwresogyddion

Mae'r paramedrau system canlynol yn cynnig ataliad CSCC dibynadwy ar gyfer 316 o wresogyddion gwain mewn gwasanaeth costig poeth gydag amddiffyniad anodig:

Dull Gwirio Manyleb Angenrheidiol Paramedr System
Electrod cyfeirio Ag/AgCl gyda 3M KCl, sefydlog hyd at 120 gradd Graddnodi cyn gosod
Electrod gweithio (gwresogydd) Yn gysylltiedig â therfynfa bositif y potentiostat Gwiriwch barhad
Gwrth{0}}electrod (catod)Platinwm neu ditaniwm platinedig.Catod arwynebedd arwyneb lleiaf:anod 1:2
Graddnodi potentiostat Pwynt gosod posibl -50 i 0 mV (ar gyfer 50% NaOH ar 120 gradd)
Goddefgarwch posibl ± 20 mVData logio
Dwysedd cerrynt gofynnol 0.3-0.8 mA/cm² yn dibynnu ar y tymheredd cerrynt cychwynnol yn y llwybr
Failsafe Interlock -If potential drifts >+250 mV neu<-250 mV, shut-down heater Alarm + shut-down
Adnabod Maes o Ddiogelwch Costig a Fethwyd

Mae gwresogydd 316 yn cracio mewn dyletswydd costig er gwaethaf cysgodi anodig. Mae tri senario methiant yn bosibl. Yn gyntaf, mae drifft posibl i'r ardal draws-oddefol (+200 i +350 mV) yn achosi craciau SCC traws-gronynnol gydag ocsidiad difrifol (wyneb hwd). Yn ail, drifft posibl i'r rhanbarth gweithredol (<-200 mV) leads to widespread corrosion with pitting. Third, loss of power to the potentiostat (unprotected operation) leads to fast CSCC, with cracks developing within 50-200 hours. The cause will be determined by reviewing the log of the failed heater (if logged). Proper anodic protection can be restored by recalibrating the reference electrode, inspecting electrical connections and optionally reducing the heater power density.

Casgliad: Manyleb Diogelu Anodig ar gyfer Gwasanaeth Caustig

Dim ond trwy gynnal y potensial metel rhwng -150 a +200 mV vs Ag/AgCl (3M KCl), yn y ffenestr goddefol, y gwireddir osgoi cracio cyrydiad straen costig o 316 o wresogyddion gorchuddio dur di-staen mewn 50% NaOH ar 120 gradd.