Pam Mae 316 o Diwbiau Gwresogi Trydan Gwain Dur Di-staen mewn Bromin-sy'n Cynnwys Dŵr Oeri ar 40-60 gradd Yn Cael Ymosodiad Rhyngrannog Cyflym ar 0.5–1.5 mm/flwyddyn Tra bod Dŵr Clorid Niwtral ar yr Un Dargludedd yn Achosi Tyllu Ysgafn yn unig?

Mae bioleiddiaid seiliedig ar bromin, fel sodiwm bromid (NaBr) a weithredir gan ocsidyddion fel clorin neu osôn, yn cael eu defnyddio’n amlach fel dewisiadau amgen i glorin wrth reoli legionella a biobaeddu mewn systemau dŵr oeri, yn enwedig pan fydd yn gollwng i ddyfroedd amgylcheddol sensitif. Mae methiannau maes nifer o dyrau oeri diwydiannol ac unwaith-drwy systemau oeri yn dangos bod 316 o wresogyddion gwain dur di-staen sy'n agored i ddŵr brominedig (cyfanswm bromin 10-50 ppm, ïon bromid 200-1000 ppm) yn dioddef cyrydiad rhyng-ronynnog difrifol ar gyfraddau o 0.5-1.5 mm/flwyddyn, yn aml yn trydyllio wal mewn 1.2-2000000000000000000000000000m o ïon bromin. Mewn cyferbyniad , mae'r un gwresogyddion mewn dŵr clorid niwtral ar yr un dargludedd a thymheredd ( 40-60 gradd ) yn dangos tyllu ysgafn yn unig ac yn para 3-5 mlynedd. Mae'r gwahaniaeth enfawr oherwydd y electrocemeg gwahanol o bioleiddiaid bromin vs clorin. Mewn dŵr mae bromin yn hydrolysu i asid hypobromous (HOBr) ac ïon hypobromit (OBr). Yn wahanol i asid hypochlorous (HOCl) sy'n tueddu i gadw haenau goddefol ar ddur di-staen, mae HOBr yn ocsidydd mwy ymosodol sy'n treiddio ac yn tarfu ar ffiniau grawn, yn enwedig os oes diffyg cromiwm o weldio neu fân sensiteiddio. Ar ben hynny, mae ïonau bromid yn fwy ac yn fwy pegynadwy nag ïonau clorid, sy'n eu gwneud yn haws arsugniad ar arwynebau metel a dadleoli ocsidau amddiffynnol mewn ardaloedd ffin grawn. Mae'r cyfuniad o fioladdiad ocsideiddiol ymosodol (HOBr) a halid sy'n arsugno'n gryf (Br−) yn arwain at ymosodiad synergaidd sy'n ymledu ar hyd ffiniau grawn (rhyngryweddol yn hytrach na thyllu) gan achosi colli cywirdeb mecanyddol yn gyflym. Mae'r astudiaeth hon yn amcangyfrif cineteg cyrydiad rhyng-gronynnog o 316 mewn dŵr oeri brominedig ac yn rhoi canllawiau rheoli bioladdwyr a dewis deunyddiau.

Electrocemeg Bioleiddiaid Clorin a Bromin ar 316 o Ddur Di-staen
Nid yw bromid sodiwm yn gyrydol i 316 o ddur di-staen ynddo'i hun. Mae'r bywleiddiad yn cael ei gynhyrchu trwy ychwanegu ocsidydd (sodiwm hypoclorit, osôn neu hydrogen perocsid) i bromid sy'n cynnwys dŵr i gynhyrchu asid hypobromous: 2 NaBr + HOCl → HOBr + NaCl + NaBr Mae gan asid hypobromous (HOBr) botensial gostyngiad safonol o +1.33 V vs. SHE, ychydig yn is na'r asid hypochinaidd V vs. asid hypobromous ar arwynebau dur di-staen yn gyflymach oherwydd maint mwy a chregyn hydradiad gwannach bromin. Mae HOBr yn foleciwl niwtral ac felly gall dreiddio i ffilmiau goddefol yn haws na'r OCl anionig−.

Y prif wahaniaeth yw bod HOBr yn ocsideiddio carbidau terfyn grawn (Cr2 3C 6) yn fwy ymosodol na HOCl, gan drosi carbidau cromiwm yn rywogaethau cromad hydawdd a gadael gwagleoedd sy'n llawn carbon, wedi'u disbyddu â chromiwm ar y ffin grawn. Pan fydd y ffin gromiwm grawn wedi'i ddihysbyddu o dan tua 12%, mae'r ffin yn dod yn anodig i'r tu mewn grawn ac mae cyrydiad rhyng-gronynnog yn parhau hyd yn oed yn absenoldeb unrhyw swmp clorid sylweddol.

Mae polareiddio potentiodynamig o 316 o ddur di-staen mewn bromid 500 ppm (fel NaBr) gyda bromin gweithredol 20 ppm (fel HOBr) ar 50 gradd yn datgelu ystod oddefol o −100 i +300 mV vs SCE, ond mae dwysedd cerrynt goddefol mwy (5 µA/cm²) nag mewn datrysiadau clorid µA/cm²) nag mewn clorid. Yn bwysicach fyth, mae cynnydd cyflym mewn cerrynt yn cyd-fynd â'r dadansoddiad traws-oddefol ar + 300 mV, sy'n unffurf ar yr wyneb ac nid yw wedi'i leoleiddio fel mewn pytiau clorid. Yr ymosodiad trawsgludol cyson hwn yw olion bysedd electrocemegol cyrydiad rhyng-gronynnog.

Meintioli cyfraddau cyrydiad rhyng-gronynnog mewn dŵr sy'n cynnwys bromin
Cynhaliwyd profion trochi rheoledig ar 316 o samplau dur di-staen (samplau toddiant metel rhiant- wedi'u halio, wedi'u weldio â sensiteiddio penderfynol) mewn dŵr oeri synthetig gyda chrynodiadau bromid a bromin gweithredol gwahanol ar 50 gradd . Roedd y dŵr hefyd yn cynnwys 200 ppm clorid (NaCl) fel cefndir arferol mewn dŵr oeri. Yr amser datguddio oedd 1000 awr ac ychwanegwyd y bywleiddiad bob dydd i gynnal y cynnwys bromin gweithredol.

Cyfanswm Bromid (ppm) Actif Br 2 Cyfwerth (ppm fel HOBr) Clorid (ppm) Tymheredd ( gradd ) Cyfradd Cyrydiad (mm/blwyddyn) Morffoleg cyrydiad Dyfnder ymosodiad rhyng-gronynnog (µm ar ôl 1000 awr)
0 (rheoli) 0 200 50 0.03 Dim 0 100 5 200 50 0.12 Tyllu ysgafn 5 200 10 200 50 0.35 Tyllu cymysg + rhynggroenynnog 25 500 20 200 50 0.70 Intergranular dominyddol 65 1000 50 200 50 1.20 Intergranular difrifol 110 500 20 0 (dim clorid) 50 0.55 Intergranular 50 500 20 200 40 0.40 Cymysg 35 500 20 200 60 1.10 Severe intergranular {1} {1} Intergranular Intergranular35 500 20 200 60 1.10 Severe intergranular {2} 0
The addition of chloride (200 ppm) increased the rate of intergranular attack by about 30% above that with bromide alone. However, bromide with no chloride still generated considerable intergranular corrosion. The crucial factors are temperature and active bromine concentration (not only total bromide). Severe intergranular assault takes place above 15-20 ppm active bromine at 50°C with rates >0.5 mm y flwyddyn.

Synergedd Ymosodiad Bromin a Sensiteiddio Weld
Arweiniodd gradd sensiteiddio EPR o 6–8% mewn 316 o samplau wedi'u weldio (fel-wedi'u weldio) at gyfraddau cyrydiad rhyng-ronynnog sylweddol uwch mewn dŵr brominedig o gymharu â rhiant-fetel. Mae hynny oherwydd bod y ffiniau grawn yn yr HAZ eisoes yn ddiffygiol mewn cromiwm ac yn cael eu hymosod yn ffafriol gan HOBr.

Math Sampl EPR DOS (%) Cyfradd Cyrydiad mewn 500 ppm Br- + 20 ppm HOBr + 200 ppm Cl- , 50 gradd (mm/yr) Dyfnder Ymosodiad Rhynggronynnog (µm ar ôl 500 h)Modd Methiant
Rhiant-fetel (datrysiad-wedi'i anelio)<1 0.70 35 Intergranular, uniform 
HAZ (fel y'i weldio, wal 1.5 mm) 6 1.40 110Rhyng-gronynnog trwm, gostyngiad grawn,
Metel wedi'i weldio (awtogenaidd, 11 % ferrite) 4 1.10 80 Ymosodiad rhyngrannog + ferrite 316L (0.02 % C) rhiant-fetel<1 0.65 30According to the standard 316
Hydoddiant ôl-weld wedi'i anelio (1050 gradd)<1 0.72 38No welding particular acceleration
Dirywiodd yr HAZ yn y cyflwr fel y'i-weldi bron ddwywaith cyfradd y rhiant-fetel (1.40 yn erbyn 0.70 mm/flwyddyn) a byddai'n treiddio i wal 1.5 mm mewn tua 1,000 h (6 wythnos) o gymharu â 2,500 h (3.5 mis) ar gyfer y rhiant-fetel. Mae hyd yn oed metel rhiant wedi'i anelio â datrysiad yn cyrydu'n rhy gyflym ar gyfer gwasanaeth hirdymor gan ddangos nad yw 316 yn ei hanfod yn addas ar gyfer amlygiad parhaus i lefelau bromin gweithredol sy'n fwy na 10 ppm ar 50 gradd waeth beth fo ansawdd y weldio.

Methiannau Maes o Dyrau Oeri a Systemau Dŵr Diwydiannol
Dangosodd arolwg o 316 o wresogyddion wedi’u gorchuddio â dur gwrthstaen a ddefnyddir mewn systemau dŵr oeri gyda bywleiddiaid seiliedig ar bromin mewn 11 o gyfleusterau diwydiannol batrymau methiant cyson:

Cyfleuster Cemeg Dŵr Oeri Gweithredol Rheoli Bromin (ppm) Tymheredd ( gradd ) Math o wresogydd Bywyd gwasanaeth (misoedd) Modd Methiant
Tŵr oeri gwaith pŵer 300 ppm Br⁻, 150 ppm Cl⁻ 15-25 (parhaus) 45-55 316L fflans wedi'i weldio 3-5 Cracio rhynggroenynnog yn HAZ
Dolen ail-gylchredeg offer cemegol 800 ppm Br^-, 100 ppm Cl- 10-15 (ysbeidiol) 50 316 di-dor, dim welds 6-8 Ymosodiad rhynggroenynnog ar fetel sylfaen
Oeri'r ganolfan ddata (dolen gaeedig) 100 ppm Br-, 50 ppm Cl⁻ 5-8 (dos sioc yr wythnos) 40 316L wedi'i electrosgleinio 14 Pitting cymysg/cyrydiad rhyngrannog
Oeri ar gyfer prosesu bwyd 50 ppm Br⁻ 80 ppm Cl⁻ 3-5 (parhaus) 25 316 di-dor 36 Tyllu ysgafn yn unig (derbyniol)
Purfa olew twr oeri 500 ppm Br-, 300ppm Cl- 20 (parhad) 55 316L wedi'i weldio 2-3 Severe, trydyllog, intergranular
Achos twr oeri purfa: methodd 316 o wain bob 2-3 mis. Ymdriniwyd â'r methiannau trwy newid y wain i titaniwm Gradd 2 ac mae'r set gyntaf wedi bod yn gweithredu ers 36 mis. Ni newidiwyd cemeg y dŵr oeri, dim ond y deunydd gwain a ddiweddarwyd.

Deunyddiau Eraill ar gyfer Gwasanaeth Dŵr Oeri Brominedig
Mae angen uwchraddio deunydd ar gyfer gwasanaeth hirdymor dibynadwy oherwydd yr ymosodiad rhyngrannog cyflym o 316 mewn crynodiadau bromin gweithredol sy'n fwy na 10 ppm ar 40-60 deg. C.

500 ppm Br- + 20 ppm HOBr + 200 ppm Cl-, 50°C (mm/year) Corrosion Rate of Sheath MaterialIntergranular Attack? Relative Cost (versus 316) Recommended for Active Br >10 ppm
316 Dur Di-staen 0.70 Ydy, difrifol 1.0 Na (yn methu 3-6 mis)
317L (Mo uwch) 0.55 Ydy 1.3 Ymylol, bywyd cyfyngedig 904L (UNS N08904) 0.20 Ychydig iawn (cyrydiad cyffredinol) 2.5 Derbyniol am 12-24 mis
Alloy 825 (UNS N08825) 0.08 Dim 4.0 Da, 36-60 mis
Aloi C-276 (UNS N10276)<0.02 None 8.0 Very Good
Titaniwm Gradd 2 (UNS R50400) < 0.01Dim 2.2 Ardderchog, yn well
Titaniwm Gradd 7 (UNS R52400)<0.01None 2.5 Great for higher temperatures
Titaniwm Gradd 2 yw'r uwchraddiad mwyaf darbodus ar gyfer gwasanaeth dŵr oeri brominedig. Mae'n imiwn i ymosodiad rhyng-gronynnog ac yn gallu gwrthsefyll ïonau HOBr ac ïonau bromid. Mae data maes o nifer o osodiadau twr oeri yn dangos bod gwain titaniwm wedi para 5-10 mlynedd, o'i gymharu â 3-6 mis ar gyfer 316.

Iaith Manyleb ar gyfer Gwresogydd Dŵr Oeri Brominedig
Dylai peirianwyr sy'n prynu tiwbiau gwresogi trydan ar gyfer systemau dŵr oeri wedi'u dosio â bioleiddiaid sy'n seiliedig ar bromin - hy, unrhyw system lle mae sodiwm bromid yn cael ei ddosio ag ocsidydd - gymryd yn ganiataol y bydd lefelau bromin gweithredol ar wyneb y gwresogydd yn uwch na 10 ppm oherwydd effeithiau crynodiad lleol, hyd yn oed os yw mesuriadau swmp yn is. Ar gyfer unrhyw gais lle mae'r crynodiad bromid yn fwy na 100 ppm a'r tymheredd yn fwy na 40 gradd, rhaid nodi'r deunydd gwain fel yr isafswm Titaniwm Gradd 2 (UNS R50400) neu Radd 7 (UNS R52400). Os yw 316 o ddur di-staen i'w ddefnyddio mewn system bresennol, dylid cynnwys y cyfyngiadau gweithredol canlynol: cynnal crynodiad bromin gweithredol ar lai na 5 ppm bob amser gan ddefnyddio rheolaeth ORP gywir (targed 600-650 mV, heb fod yn uwch); osgoi dosio sioc o ocsidyddion ger y gwresogydd; a dylid archwilio gwain yn fisol ar gyfer ymosodiad rhyng-gronynnog gan ddefnyddio mesur trwch ultrasonic neu brofion treiddiol llifyn ar fannau wedi'u weldio. Deall bod dŵr brominated yn ei hanfod yn fwy ymosodol i 316 na dŵr clorinedig ar yr un lefel bywleiddiaid. Deall mai ymosodiad rhyng-gronynnog, nid tyllu, yw'r prif fecanwaith methiant. Gall peirianwyr gyflawni bywydau gwasanaeth gwresogydd dibynadwy a fesurir mewn blynyddoedd, nid misoedd, mewn systemau oeri brominedig trwy uwchraddio i aloion titaniwm neu nicel.