Κάτω από ποιον συγκεκριμένο συνδυασμό συγκέντρωσης καθαριστή οξυγόνου (θειώδη/υδραζίνη) και pH μεταβαίνει το περίβλημα θερμαντήρα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 από παθητική σε ενεργή διάβρωση στο νερό τροφοδοσίας του λέβητα στους 150 βαθμούς

Ο αναγωγικός παράγοντας-προκάλεσε διάσπαση της παθητικότητας σε νερό υψηλής θερμοκρασίας

In boiler feedwater service, the addition of oxygen scavengers, such as sodium sulphite (Na2SO3) or hydrazine (N2H4), to 316 stainless steel clad electric heating tubes is utilised for the removal of dissolved oxygen and prevention of corrosion of carbon steel components. But these lowering chemicals can have adverse effects on 316 SS at elevated temperatures. At 150 C (average temperature of deaerated feedwater heaters) sulphite is decomposed to Sulphide (S2-) and Thiosulphate (S2O3 2-). Hydrazine is decomposed to Ammonia (NH3). Both breakdown products can decrease the stability of the passive film on 316. The passive coating becomes active and the corrosion becomes uniform with rates of 0.5-2 mm per year when the concentration of the oxygen scavenger is above a critical value-sulfite >10-20 ppm or hydrazine >5-10 ppm-combined with alkaline pH (>9,5) ή όξινο pH (<6.0). In this work, critical concentration thresholds for sulphite and hydrazine for passivity breakdown at 150°C are quantified.

Ο μηχανισμός του σαρωτή οξυγόνου-προκάλεσε απώλεια παθητικότητας

At high temperature (>100 μοίρες ) το θειώδες νάτριο διασπάται: 4Na2SO3 → 3Na2SO4 + Na2S Το σουλφίδιο (S2−) που παράγεται είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας και μπορεί να αντιδράσει με την παθητική επίστρωση οξειδίου του χρωμίου για να παράγει μη-romrsulphide. Το θειοθειικό (S2O3 2-) σχηματίζεται επίσης και αναγνωρίζεται ότι είναι ένας ειδικός ενεργοποιητής για το άνοιγμα και το SCC σε ανοξείδωτους χάλυβες. Αποσύνθεση υδραζίνης 3N2H4 → 4NH3 + N2 αμμωνία (NH 3 ) συνδυάζεται με ιόντα νικελίου (Ni 4+ ή Ni {2+ ) επιλεκτικά εκπλένουν το νικέλιο από την παθητική μεμβράνη και την επιφάνεια του κράματος, παράγοντας έτσι ένα στρώμα νικελίου που έχει υποστεί φθορά{2}. Και οι δύο διαδικασίες απαιτούν είτε χαμηλό pH (για να διατηρηθεί το σουλφίδιο στο διάλυμα ως H2S) είτε υψηλό pH (για να αυξηθεί η συμπλοκοποίηση αμμωνίας). Σε ουδέτερο pH (6,5-8,0) αυτές οι ανεπιθύμητες ενέργειες ελαχιστοποιούνται.

Ποσοτικοποιημένη Ανάλυση Παθητικότητας στους 150 C

Οι ρυθμοί διάβρωσης και η απώλεια χρόνου μέχρι την παθητικότητα του ανοξείδωτου χάλυβα 316 σε απαερωμένο νερό στους 150 βαθμούς (pH ρυθμισμένο με NaOH ή NH4OH) σε διαφορετικές συγκεντρώσεις θειώδους και υδραζίνης προσδιορίζονται σε ελεγχόμενες δοκιμές.

Συγκέντρωση καθαριστή οξυγόνου (ppm) pH 150 μοιρών Ταχύτητα διάβρωσης (mm/έτος) Κύρια αποσύνθεση ΠροϊόνΧρόνος έως 0,2 mm Απώλεια μετάλλων (ώρες) Σταθερότητα παθητικού φιλμΣέρβις Συνιστάται 150 μοίρες
Θειώδες νάτριο<2 7.0-9.0 Low decomposition <0.02 >10.000 Σταθερό Ναι
Θειώδες νάτριο 2-5 7.0-9.0 Trace S²-/S2O3²- 0.02-0.05 4,000-10,000 Ελαφρώς υποβαθμισμένο Αποδεκτό
Θειώδες νάτριο 5-10 7.0-9.0 10-30 ppm S 2- συγκρίσιμο 0.05-0.10 2.000-4.000 οριακό μόνιτορ
Θειώδες νάτριο 10-20 8.0-9.5 30-60 ppm S2- ισοδύναμο 0.10-0.30 700-2,000 Αποικοδομημένο Δεν συνιστάται
Sodium sulfite 10-20 >9,5 ή<6.0 Accelerated S2- release 0.30-1.00 200-700 Unstable No
Sodium sulfite >20 Any >60 ppm S2- >1.00 <200 Active corrosion Unacceptable
Υδραζίνη<1 7.0-9.0 Minimal NH3 <0.02 >10.000 Σταθερό Ναι
Υδραζίνη 1-3 7.0-9.0 1-5 ppm "NH₃ 0.02-0.05 4,000-10.000 Ελαφρώς υποβαθμισμένη Αποδεκτή
Υδραζίνη 3-5 7.0-9.0 5 έως 10 ppm NH3 0.05-0.10 2.000-4.000 οριακή οθόνη
Υδραζίνη 5-10 8.0-9.5 10-20 ppm NH₃ 0.10-0.25 800-2,000 Αποικοδομημένο Δεν συνιστάται
Hydrazine 5-10 >9.5 Ενισχυμένη συμπλοκοποίηση Ni 0.25-0.60 300-800 Ασταθής Αρ
Hydrazine >10 Any >20 ppm NH3 >0.60 <300 Active corrosion Unacceptable
Κρίσιμο pH-C της αλληλεπίδρασης με τη συγκέντρωση του καθαριστή οξυγόνου

Η αποδεκτή συγκέντρωση καθαριστή οξυγόνου εξαρτάται σημαντικά από το pH στους 150 βαθμούς. Ακολουθεί ένας πίνακας με τις μέγιστες προτεινόμενες συγκεντρώσεις σε διάφορες περιοχές pH.

Μέγιστο θειώδες νάτριο (ppm) pH @ 150 μοίρες Μέγιστη υδραζίνη (ppm) Κυρίαρχος μηχανισμός αποτυχίας Συνιστώμενη ενέργεια σε περίπτωση υπέρβασης Αραίωση που προκαλείται από 6.0-6.5 3 2 οξύ{-Μειώστε τον καθαρισμό ή προσαρμόστε το pH
5 3 6.5-7.5 Μικτά αποδεκτά
7.5-8.5 8 4 Ελάχιστο αποδεκτό
8.5-9.0 5 3 Συμπλοκή της αμμωνίας δώστε προσοχή
9.0-9.5 3 2 Συμπλοκοποίηση αμμωνίας Κατώτερος καθαριστής
9.5-10.0 2 1 Strong Ni leachingUpgrade to 316L or Alloy 825 >10.0 <1 <0.5Rapid active corrosion 316 not suited 
Πρακτικές Προδιαγραφές Χημείας Νερού σε Θερμοσίφωνες Τροφοδοσίας Λέβητα

Για το απαερωμένο νερό τροφοδοσίας λέβητα στους 150 βαθμούς , απαιτούνται τα ακόλουθα κριτήρια για τον καθαριστή οξυγόνου και το pH για την παροχή μακροπρόθεσμης παθητικής σταθερότητας για θερμαντήρες 316 με επένδυση.

Τύπος συστήματος Στόχος Διαλυμένο οξυγόνο (ppb) Προτεινόμενος καθαριστής οξυγόνου Μέγιστη συγκέντρωση (ppm) 150 βαθμοί Προτεινόμενο pH Αναμενόμενη διάρκεια ζωής θερμαντήρα (Έτη)
Λέβητας χαμηλής πίεσης (<15 bar) <100 Sodium sulfite 5-8 8.0-8.5 >10
Λέβητας μέσης πίεσης (15-30 bar) 50 Θειώδες νάτριο 4-6 8.0-8.5 8-12
High pressure boiler (>30 bar)<20 Hydrazine 2-4 8.5-9.0 5-10
Very high pressure (>60 bar) 10 Υδραζίνη + αμμωνία 1-2 9.0-9.2 5-8 (αναβάθμιση σε 316 λίτρα)
Ταυτοποίηση στο πεδίο της διάβρωσης που προκαλείται από σαρωτές οξυγόνου

Εάν ένας θερμαντήρας 316 αποτυγχάνει στη λειτουργία του νερού τροφοδοσίας του λέβητα με επιταχυνόμενη ομοιόμορφη διάβρωση (σε αντίθεση με τη διάβρωση), σκεφτείτε την υπερβολική τροφοδοσία του οδοκαθαριστή οξυγόνου. Η επιφάνεια του περιβλήματος θα είναι γενικά χαμένη, χωρίς αναγνωρίσιμες κοιλότητες ή ρωγμές. Τα προϊόντα διάβρωσης μπορεί να είναι μαύρα (Fe 3 O 4 ) με πρασινωπή απόχρωση λόγω των ενώσεων νικελίου. Ελέγξτε το ημερολόγιο χημείας του νερού για θειώδη περισσότερο από 10 ppm ή υδραζίνη μεγαλύτερη από 5 ppm. Η ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ του προϊόντος διάβρωσης μπορεί να δείξει θειούχο νικέλιο (NiS) εάν η διάσπαση του θειώδους είναι υπεύθυνη. Η λύση είναι η παροχή οξυγόνου στο ελάχιστο που απαιτείται για τη διατήρηση του διαλυμένου οξυγόνου κάτω από τον στόχο και η προσαρμογή του pH στο ουδέτερο εύρος (7,5-8,5). Εάν έχετε μακροπρόθεσμη υπερτροφοδοσία καθαριστή, μεταβείτε σε κράμα 825 ή 316L με περισσότερο νικέλιο.

Συμπέρασμα: Αφαίρεση οξυγόνου ή σταθερό παθητικό φιλμ

Η παθητική διάσπαση μεμβράνης πρέπει να αποφεύγεται για θερμαντήρες 316 από ανοξείδωτο χάλυβα σε τροφοδοτικό νερό λέβητα στους 150 βαθμούς και αυτό απαιτεί προσεκτικό έλεγχο των συγκεντρώσεων του οδοκαθαριστή οξυγόνου. Το θειώδες νάτριο σε συγκεντρώσεις πέραν των 8-10 ppm έχει ως αποτέλεσμα τη μετατροπή του Cr/sub 2/O/sub 3/ που προκαλείται από σουλφίδια- σε μη προστατευτικό θειούχο χρώμιο με σταθερούς ρυθμούς διάβρωσης 0,1-0,3 mm/έτος. Συγκεντρώσεις υδραζίνης υψηλότερες από 3-5 ppm οδηγούν σε έκπλυση νικελίου που προκαλείται από αμμωνία και παθητική φθορά του φιλμ. Οι μηχανικοί που καθορίζουν 316 περιβλήματα για την υπηρεσία απαερωμένου νερού τροφοδοσίας πρέπει να ελαχιστοποιήσουν τα θειώδη<8 ppm (ideally 5 ppm) and hydrazine to <4 ppm (preferably 2 ppm) and maintain pH between 7.5 and 8.5. The framework given here connects oxygen scavenger concentration and pH to measurable corrosion rates at 150°C. This allows the buyer to select water treatment plans that safeguard the carbon steel components (by oxygen removal) and the 316 heater sheaths (by avoiding overfeed of reducing agents).