Ποια η μέγιστη συγκέντρωση βρωμιούχου σε θερμοκρασία περιβλήματος 80 μοιρών ενεργοποιεί το άνοιγμα των 316 σωλήνων θερμαντήρα από ανοξείδωτο χάλυβα παρουσία χλωριούχου 200 ppm

Το Συνεργικό Φαινόμενο Αλογονιδίου: Το βρωμίδιο ως επιταχυντής σκασίματος

Το βρωμίδιο παίζει έναν ασυνήθιστα επιθετικό ρόλο στη διάβρωση των ηλεκτρικών σωλήνων θέρμανσης τυλιγμένων από ανοξείδωτο χάλυβα 316 που είναι βυθισμένοι σε νερά που περιέχουν ιόντα χλωρίου και βρωμιδίου όπως αλμυρό νερό, υφάλμυρο νερό ή βιομηχανικό ψυκτικό νερό επεξεργασμένο με βιοκτόνα{1} με βάση το βρώμιο. Το χλωρίδιο είναι ο-γνωστός παράγοντας δημιουργίας κοιλωμάτων, ωστόσο το βρωμίδιο μπορεί να μειώσει το δυναμικό δημιουργίας σκασίματος του 316 και να αυξήσει τον ρυθμό έναρξης της δημιουργίας κοιλωμάτων ακόμη και σε συγκεντρώσεις 10-100 φορές χαμηλότερες από το χλωρίδιο. Η προσθήκη τόσο χαμηλών όσο 10 ppm βρωμιούχου σε νερό που περιέχει 200 ​​ppm χλωριούχου μειώνει τον χρόνο διέγερσης σκασίματος κατά 50-70% σε θερμοκρασία περιβλήματος 80 μοιρών. Το συνεργιστικό αποτέλεσμα είναι η δημιουργία κοιλωμάτων σε συγκεντρώσεις χλωρίου όπου το 316 θα ήταν παθητικό σε δόσεις βρωμιδίου άνω των 50 ppm. Αυτή η εργασία υπολογίζει το κατώφλι της συγκέντρωσης βρωμιούχου για την εκκίνηση των κοιλωμάτων σε 316 περιβλήματα σε περιβάλλοντα μικτών αλογονιδίων.

Ο Μηχανισμός Συνέργειας του Βρώμιου-που προκάλεσε σκασίματα

Τα ιόντα βρωμιδίου είναι μεγαλύτερα και πιο πολικά από τα ιόντα χλωρίου και έτσι μπορούν να προσροφηθούν πιο έντονα στην επιφάνεια του παθητικού φιλμ. Η επικάλυψη του οξειδίου του χρωμίου καταστρέφεται μετά την προσρόφηση με το σχηματισμό διαλυτών βρωμο-συμπλοκών. Ωστόσο, το βρωμίδιο από μόνο του είναι λιγότερο αποτελεσματικός παράγοντας δημιουργίας κοιλοτήτων από το χλωρίδιο στις ίδιες συγκεντρώσεις, καθώς το μεγαλύτερο μέγεθός του μειώνει την κινητικότητά του στα λάκκους ανάπτυξης. Η συνέργεια επιτυγχάνεται όταν υπάρχουν και τα δύο αλογονίδια: το χλωρίδιο παρέχει το επιθετικό περιβάλλον μέσα στο λάκκο (υψηλή συγκέντρωση, υψηλή κινητικότητα, χαμηλό pH) και το βρωμίδιο μειώνει τη δυνατότητα κατά την οποία το παθητικό φιλμ διασπάται, επιτρέποντας στα λάκκους να ξεκινούν με σημαντικά χαμηλότερες συγκεντρώσεις ολικών αλογονιδίων. Το δυναμικό διάτρησης (E_pit) του 316 σε μικτά διαλύματα χλωρίου-βρωμιδίου είναι γραμμικό: E_pit=E_0 - k_Cl × log[Cl⁻] - k_Br × log[Br⁻], με το p_Br να είναι μεγαλύτερο από το k_5 φορές το κάθε mi 3-5 φορές πιο επιζήμιο από κάθε ppm χλωριούχου για τη μείωση της αντίστασης στο άνοιγμα.

Μετρημένα κατώφλια για διάτρηση σε μικτό χλωριούχο-βρωμιούχο νερό στους 80 βαθμούς

Τα ακόλουθα όρια έναρξης διάτρησης έχουν προσδιοριστεί από ελεγχόμενες ποτενσιοστατικές δοκιμές σε ανοξείδωτο χάλυβα 316 (ηλεκτρολιωμένο φινίρισμα) σε διαλύματα χλωριούχου 200 ppm με διαφορετικές συγκεντρώσεις βρωμιδίου στους 80 C, μετά από 1.000 ώρες.

Συγκέντρωση βρωμιδίου (ppm) Συγκέντρωση χλωρίου (ppm) Συνολικό αλογονίδιο (ppm) Χρόνος έναρξης σκασίματος (ώρες, 80 μοίρες) Μέγιστο βάθος λάκκου μετά από 1000 ώρες (μm) Χρόνος διάτρησης (τοίχωμα 1,5 mm) Συνιστάται για σέρβις 80 μοιρών<1 200 <201 >10,000 <10 >30 yearsYes 1-5 200 201-205 5,000-10,000 10-30 15-30 years Yes 5-10 200 205-210 2,500-5,000 30-60 8-15 yearsAcceptable with supervision 10-20 200 210-220 1,000-2,500 60-120 4-8 years Marginal 20-30 200 220-230 500-1,000 120-200 2-4 yearsUnacceptable Unacceptable 200-500 200-350 1-2 years 200 230-250 30-50 100-200 350-600 6-12 months 200 250-300 50-100 >Not recommended100 200 >300 <100 >600 <6 months Unacceptable
Πώς η θερμοκρασία επηρεάζει την επιθετικότητα του βρωμίου

Η ζημιά που προκαλείται από το βρωμίδιο αυξάνεται γρήγορα με τη ζεστασιά. Για 5ετή ζωή, η μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση βρωμιδίου είναι περίπου 50 ppm (με 200 ppm Cl-) στους 60 βαθμούς. Στους 80 C πέφτει στα 10-15 ppm. Το κοίλωμα παρατηρείται στους 90 βαθμούς σε 2-3 χρόνια ακόμη και με βρωμιούχο 5 ppm.

Θερμοκρασία ( βαθμός ) Μέγιστο βρωμιούχο για 5-Έτος διάρκεια ζωής (με 200 ppm Cl- παρόν, ppm) Προτεινόμενη δράση
50 > 100 (άπειρο)60 50 Χωρίς ειδική ενέργεια 70 25 Αποδεκτό 80 12 Μειώστε το βρωμίδιο ή βελτιώστε το κράμα 90 5 316 οριακό; αναβάθμιση σε duplex 100<2 316 unsuitable
Πρακτικά κριτήρια ποιότητας νερού για σέρβις με βρωμίδιο

Για θερμαντήρες 316 με επένδυση σε νερά που περιέχουν χλωριούχα και βρωμίδια, ισχύουν τα ακόλουθα πρότυπα για τις μετρούμενες ποσότητες βρωμιδίου.

Συγκέντρωση βρωμιδίου (ppm) Συγκέντρωση χλωρίου (ppm) Μέγιστη θερμοκρασία περιβλήματος (βαθμός) για 5 χρόνια Συνιστώμενη διάρκεια ζωής<5 <500 90 316 (electropolished) 5-10 <300 85 316L with monitoring 5-10 300-500 75 316L marginal; consider duplex
10-25 <200 75 Duplex 2205 10-25 200-500 65 Duplex 2205 25-50 <200 65 Duplex 2205 or Alloy 825 >50 Οποιοδήποτε Οποιοδήποτε τιτάνιο ή κράμα C-276
Αναγνώριση Πεδίου Pitting Προκαλούμενου από Βρωμίδιο

Οι λάκκοι συνέργειας βρωμιούχου-χλωρίου είναι συχνά ημισφαιρικοί με λείο, λαμπερό εσωτερικό, αντί για τις κρυσταλλογραφικές όψεις που φαίνονται στα λάκκους χλωρίου-μόνο στο 316. Η πυκνότητα του λάκκου είναι συχνά μεγαλύτερη (10-50 λακκούβες/cm2) από ό,τι το χλωριούχο{1}1{0} κοιλώματα/cm2). Η φασματοσκοπία ακτίνων Χ διασποράς ενέργειας (EDS) των προϊόντων διάβρωσης εντός κοιλοτήτων συχνά αποκαλύπτει τόσο χλώριο όσο και βρώμιο. Για θερμαντήρες που αποτυγχάνουν νωρίς σε νερό με μέτριο χλωρίδιο (200-500 ppm) αλλά απροσδόκητα χαμηλά ολικά αλογονίδια, το βρωμίδιο θα πρέπει να αξιολογηθεί. Πολλές εγκαταστάσεις επεξεργασίας νερού που χρησιμοποιούν βιοκτόνα με βάση το βρώμιο (π.χ. BCDMH) διατηρούν υπολειμματικά επίπεδα βρωμίου που μετατρέπονται σε ιόντα βρωμίου μετά την απολύμανση.

Συμπέρασμα: Διαχείριση βρωμιδίου - της αόρατης απειλής διάτρησης

For 316 stainless steel encased heaters in 80°C water with 200 ppm chloride, pitting initiation time is reduced from >10.000 ώρες έως 1.000-2.500 ώρες για συγκεντρώσεις βρωμιδίου άνω των 10-15 ppm, που οδηγεί σε διάτρηση σε 2-4 χρόνια. Κάθε ppm βρωμιδίου είναι περίπου τρεις έως πέντε φορές πιο επιβλαβές από ένα ισοδύναμο ppm χλωρίου. Όταν καθορίζονται 316 περιβλήματα σε αλμυρό νερό, υφάλμυρο νερό ή κατεργασμένο με βιοκτόνο νερό ψύξης, οι μηχανικοί πρέπει να έχουν ανάλυση βρωμίου καθώς και δοκιμές χλωρίου. Για βρωμίδιο > 10 ppm, συνιστάται αναβάθμιση σε duplex 2205 ή ηλεκτρογυαλισμένο 316L με χαμηλότερη πυκνότητα ισχύος. Το πλαίσιο που προτείνεται εδώ επιτρέπει στους αγοραστές να συσχετίσουν την περιεκτικότητα σε βρωμίδιο με τις ποσοτικοποιημένες διάρκειες εκκίνησης κοψίματος και έτσι να ανακαλύψουν και να μετριάσουν αυτό το συχνά συγκαλυμμένο συνεργιστικό στην υπηρεσία θέρμανσης μικτών αλογονιδίων.