Κάτω από ποιον συγκεκριμένο συνδυασμό συγκέντρωσης υπολειπόμενου χλωρίου και pH η θήκη θερμαντήρα από ανοξείδωτο χάλυβα 316 μεταβαίνει από παθητικό σε κοίλωμα σε ζεστό νερό οικιακής χρήσης στους 60 βαθμούς

Διαταραχή της παθητικότητας σε συστήματα πόσιμου νερού που προκαλείται από την απολύμανση

Σε συστήματα ζεστού νερού οικιακής χρήσης που χρησιμοποιούν ηλεκτρικούς σωλήνες θέρμανσης με επένδυση από ανοξείδωτο χάλυβα 316 (σημείο--χρήσης θερμαντήρες, δεξαμενές ζεστού νερού, βρόχους ανακυκλοφορίας κ.λπ.) η χρήση υπολειπόμενου χλωρίου (που προστίθεται ως αέριο χλώριο, υποχλωριώδες νάτριο ή χλωραμίνη για μη διαβρωμένο νερό) αντιπροσωπεύει κίνδυνο απολύμανσης. Η σταθερότητα ή η τοπική διάσπαση της παθητικής μεμβράνης στο 316 εξαρτάται από το ελεύθερο υπολειμματικό χλώριο (Cl2, HOCl, OCl-) και το pH στους 60 βαθμούς (μέση θερμοκρασία ζεστού νερού κατοικίας). 316 παραμένει παθητικό κάτω από ένα κατώφλι συγκέντρωσης ελεύθερου χλωρίου ~2,5 ppm σε ppm. Πάνω από 3-4 ppm με την ίδια κοιλότητα pH ξεκινά σε εβδομάδες έως μήνες. Η επίδραση του pH είναι σημαντική: σε pH 8,5 η αποδεκτή συγκέντρωση χλωρίου διπλασιάζεται και σε pH 6,5 μειώνεται στο μισό. Αυτό το άρθρο εκτιμά τα κατώφλια pH χλωρίου για τη δημιουργία κοιλοτήτων που ξεκινούν από 316 περιβλήματα σε πόσιμο νερό 60 μοιρών και παρέχει πρότυπα επεξεργασίας νερού για τη μακροζωία του θερμαντήρα.

Ο Μηχανισμός της Προκαλούμενης από Χλώριο σκασίματος

Το ελεύθερο υπολειμματικό χλώριο στο νερό βρίσκεται σε ισορροπία μεταξύ υποχλωριώδους οξέος (HOCl) και υποχλωριώδους ιόντος (OCl-), η αναλογία εξαρτάται από το pH. Το HOCl κυριαρχεί σε pH < 7,5. Το OCl- κυριαρχεί σε pH > 7,5. Το HOCl είναι ισχυρότερο οξειδωτικό από το OCl- και πιο εχθρικό στα παθητικά φιλμ από ανοξείδωτο χάλυβα. Τα είδη χλωρίου στην επιφάνεια του μετάλλου μπορεί τοπικά να σπάσουν το σχηματισμό φιλμ οξειδίου του χρωμίου με σχηματισμό διαλυτών χλωρο-συμπλοκών χρωμίου ή δημιουργώντας συνθήκες υψηλής οξείδωσης που οδηγούν σε διαπερατή διάλυση (οξείδωση Cr 3+ σε διαλυτό Cr 6+ ). Το ισχυρό οξειδωτικό δυναμικό του χλωρίου διατηρεί μια έντονη τοπική χημεία που οδηγεί σε σταθερό σχηματισμό λάκκου μετά τη διάρρηξη του παθητικού φιλμ σε ένα αδύναμο σημείο, συνήθως σε εγκλεισμό MnS ή επιφανειακή γρατσουνιά. Η επαγόμενη από χλώριο κοιλότητα διαφέρει από την επαγόμενη από χλώριο σκασίματα όπου απαιτούνται εκατοντάδες έως χιλιάδες ppm Cl-, το χλώριο είναι ένα σημαντικά ισχυρότερο οξειδωτικό και το κοίλωμα μπορεί να αναπτυχθεί σε επίπεδα ελεύθερου χλωρίου 1-5 ppm.

Ποσοτικοποιημένα κατώφλια για λάκκους σε ζεστό νερό οικιακής χρήσης 60 μοιρών

Μετά από συστηματική δοκιμή εμβάπτισης ανοξείδωτου χάλυβα 316 (Ra=0.4 μm γυαλισμένο φινίρισμα) σε συνθετικό ζεστό νερό οικιακής χρήσης (100 ppm Cl-, 80 ppm SO4-2, 120 ppm σκληρότητα CaCO3) στους 60 βαθμούς με χρήση ελεγχόμενου ελεύθερου υπολείμματος χλωρίου, όπως το υπόλειμμα χλωρίου (μέσα) έχουν εντοπιστεί μετά από 1.000 ώρες έκθεσης.

Ελεύθερο υπολειμματικό χλώριο (ppm ως Cl2) pH Κυρίαρχο χλώριο Είδος Χρόνος έναρξης σκασίματος (ώρες) Μέγιστο βάθος λάκκου μετά από 1.000 ώρες (μm) Χρόνος μέχρι τη διάτρηση (τοίχωμα 1,5 mm) Συνιστάται για οικιακή υπηρεσία ζεστού νερού<0.5 6.5-8.5 Mixed No pitting <5 >30 χρόνια Ναι
0.5-1.0 7.0-8.5 Mixed >5.000 (μπορεί να μην ξεκινήσει)<10 >20 χρόνια Ναι
7.5-8.5 1.0-1.5 OCl⁻ κυρίαρχο 2.000-5,000 10-30 10-20 έτη Αποδεκτό με επίβλεψη 1.0-1.5 6.5-7.5 κυρίαρχο HOCl 1.000-2,000 30-60 5-10 έτη Οριακό
1.5-2.0 7.5-8.5 Fl⁻ κυρίαρχο 1.000-2,000 40-80 4-8 έτη Οριακό
1.5-2.0 6.5-7.5 HOCl κυρίαρχο 500-1,000 80-150 2-5 έτη Δεν συνιστάται
2.0-3.0 7.5-8.5 OCl⁻ κυρίαρχο 300-800 100-200 2-4 έτη Δεν συνιστάται
2.0-3.0 6.5-7.5 HOCl κυρίαρχο 100-300 200-400 1-2 έτη Μη αποδεκτό
3.0-5.0 7.5-8.5 OCl- κυριαρχούν 100-300 200-500 1-2 έτη Μη αποδεκτό
3.0-5.0 6.5-7.5 HOCl κυρίαρχο 50-100 400-800 6-12 μήνες Μη αποδεκτό5.0 Οποιοδήποτε HOCl ή OCl⁻<50 >500 <6 months Unacceptable
Επίδραση της θερμοκρασίας στην επιθετικότητα του χλωρίου

Τα όρια στον πίνακα είναι για 60 μοίρες. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, το χλώριο γίνεται πιο επιθετικό λόγω των αυξημένων ρυθμών διάχυσης και ενός λιγότερο σταθερού παθητικού φιλμ. Κάτω από τους 60 βαθμούς η επιτρεπόμενη περιεκτικότητα σε χλώριο αυξάνεται σχεδόν γραμμικά με τη μείωση της θερμοκρασίας.

Θερμοκρασία νερού ( βαθμός ) Μέγιστη χωρίς χλώριο για 5 χρόνια Ζωή χωρίς κοιλότητες σε pH 7,5 (ppm) Προτεινόμενη δράση
40 3.0 Δεν πρέπει να ληφθούν ειδικές ενέργειες
50 2.2 Monitor if >2.0 ppm 60 1.5 Dechlorinate if >1,5 ppm 70 1.0 Προτεινόμενη αποχλωρίωση 80 0.7 Απαιτείται αποχλωρίωση 90 0.5 316 δεν συνιστάται. αναβάθμιση σε τιτάνιο
Πρακτικές συστάσεις για την επεξεργασία του νερού σε θερμοσίφωνες ζεστού νερού οικιακής χρήσης

316 κλειστοί θερμαντήρες σε οικιακά συστήματα ζεστού νερού στους 60 βαθμούς έχουν τα ακόλουθα πρότυπα επεξεργασίας νερού για μακροχρόνια υπηρεσία χωρίς λάκκους.

Υπολειμματικό ελεύθερο χλώριο (ppm) pH Συνιστώμενη δράση<0.5 Any No action required
>7.5 Καμία ενέργεια. ανεκτό 0,5-1,0
0.5-1.0 <7.5 Adjust pH to >7.5 με υδροξείδιο του νατρίου ή παρατηρήστε προσεκτικά
1.0-1.5 >8.0 Αποδεκτό. εξετάζετε κάθε 2 χρόνια
1.0-1.5 7.0-8.0 Μειώστε το χλώριο ή αναβαθμίστε σε 316L με ηλεκτρικό γυαλισμένο φινίρισμα
1.5-2.0 >8.0 Μειώστε το χλώριο ή ενημερώστε τον θερμαντήρα
1.5-2.0 <8.0 Dechlorination (injection of activated carbon or sodium sulphite) necessary2.0 Any Dechlorination necessary; upgrade to titanium?
Αναγνώριση πεδίου του χλωρίου-Προκαλούμενης διάτρησης

Η υπολειμματική κοιλότητα χλωρίου προκαλεί κοιλώματα που είναι γενικά μικρά (0,1-0,5 mm διάμετρος), πολυάριθμα και ομοιόμορφα κατανεμημένα σε όλη την επιφάνεια του περιβλήματος (σε αντίθεση με τα βοθρία που προκαλείται από χλώριο που είναι μεγαλύτερα και λιγότερο πολυάριθμα). Οι λάκκοι συχνά περικλείονται από έναν φωτεινό καθοδικό δακτύλιο και έχουν ένα σκούρο καφέ ή μαύρο κέντρο (οξείδιο του μαγγανίου από τη διάλυση εγκλεισμού). Όταν στο νερό υπάρχουν τόσο υψηλή περιεκτικότητα σε χλώριο όσο και υψηλή περιεκτικότητα σε χλώριο (πάνω από 200 ppm), τα δύο φαινόμενα δρουν συνεργικά και το όριο μειώνεται κατά 30-50%. Εάν ένας θερμαντήρας σε ένα σύστημα ζεστού νερού οικιακής χρήσης αποτύχει με διάτρηση μέσα σε 2-3 χρόνια, το υπολειμματικό χλώριο θα πρέπει να δοκιμαστεί σε διάφορα σημεία (είσοδος, δεξαμενή, έξοδος) για να διαπιστωθεί εάν οι αιχμές υπερβαίνουν τα όρια.

Συμπέρασμα 316 Heater Life @ 60 βαθμοί Διαχείριση Υπολειμματικού Χλωρίου

Σε pH 7,5, οι υπολειμματικές συγκεντρώσεις ελεύθερου χλωρίου πάνω από 1,5 ppm επιταχύνουν τη διάβρωση των 316 θερμαντικών υλικών από ανοξείδωτο χάλυβα σε οικιακό ζεστό νερό στους 60 βαθμούς εντός 2-5 ετών, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα κατά 3-10 σε σύγκριση με το αποχλωριωμένο νερό. Υψηλότερο pH (8,0-8,5) μπορεί να έχει διπλάσια συγκέντρωση χλωρίου. Χαμηλότερο pH (6,5-7,0) μειώνει το επιτρεπόμενο όριο στο μισό. Οι μηχανικοί που καθορίζουν 316 περιβλήματα για θέρμανση πόσιμου νερού πρέπει να συλλέγουν δεδομένα ποιότητας του νερού, συμπεριλαμβανομένων των υπολειμμάτων ελεύθερου χλωρίου και του pH στην εκτιμώμενη θερμοκρασία λειτουργίας. Για συστήματα με χλώριο μεγαλύτερο από 1,5 ppm, προτείνεται αποχλωρίωση (διήθηση ενεργού άνθρακα ή έγχυση θειώδους νατρίου) ή αναβάθμιση σε 316L με ηλεκτροστιλβωμένο φινίρισμα. Εδώ προσφέρουμε μια μεθοδολογία που επιτρέπει στους αγοραστές να επιλέξουν προγράμματα επεξεργασίας νερού που προστατεύουν 316 περιβλήματα από τη διάβρωση που προκαλείται από απολυμαντικά στην υπηρεσία ζεστού νερού οικιακής χρήσης, συσχετίζοντας τη συγκέντρωση χλωρίου και το pH με τις μετρήσιμες διάρκειες έναρξης σκασίματος.