Sota quina combinació específica de concentració de sulfat i pH, la funda de l'escalfador de 316L en aigua dolça que flueix a 60 graus desenvolupa picats en absència de clorurs

El mecanisme de picadura dels acers inoxidables sense clorur

En sistemes d'aigua dolça amb molt baix clorur (< 20 ppm), but high to moderate sulphate concentrations (SO4 2-) and acidic pH such as in acid mine drainage, some industrial cooling waters or agricultural runoff, pitting corrosion can occur even in the absence of chloride ions, with 316L stainless steel sheathed electric heating tubes. For flowing conditions (1 m/s), sulphate ions are typically thought to be non-aggressive or inhibitive to pitting. However, at pH values below 4.0-4.5, sulphate can attack and create soluble iron sulphates, breaking down the passive film. The essential combination for pitting is: sulphate >500-1.000 ppm I pH<4.0. Rates of pitting of 0.2-0.5 mm/yr occur at pH 3.0 and 1,000 ppm SO4 2-. Rates > 1 mm/year, pH 2.5, 1,000 ppm SO 2 4 . The sulfate-pH-pitting threshold for 316L in flowing freshwater at 60°C in the absence of chlorides is quantified in this article.

El mecanisme de picadura de sulfat induïda per pH baix

En condicions neutres o alcalines, els ions sulfat s'adsorbeixen a la pel·lícula passiva i eviten les picades induïdes per clorur{0}. Tanmateix, la pel·lícula passiva és menys estable a pH baix (<4.0). Sulphate can form soluble complexes with ferric ions ( FeSO4+ ), and can also take part in the anodic dissolution reaction. Local acidification in growing pits (pH as low as 1-2) permits sulphate to behave as an aggressive anion like chloride but under more acidic conditions. In sulphate solutions, the pitting potential (Epit) decreases with decreasing pH and increasing sulphate concentration .

60 graus, 1 m/s Flux Sulfat-pH Llindars de picadura quantificats

Les següents condicions d'inici de picadura s'han determinat a partir de proves de bucle de flux controlat de 316 L (electropolit, Ra=0.2 µm) en solucions de sulfat (0-2.000 ppm SO42- com Na2SO4) amb pH regulat per H2SO4 (sense clorurs afegits) a 60 graus, 1 m/s000 de velocitat durant 2 hores.

Concentració de sulfat (ppm SO4 2-) pH (60 graus) Temps d'inici de picat (h) Taxa de picat (mm/a)| Densitat de pous (foses/cm2)|Temps de perforació (paret d'1,5 mm, anys)|Recomanat per al Servei d'Aigua Dolça Fluida (baix Cl)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|Sí|| 500-1.000|4,0-4,5|5.000-10.000|0,02-0,05 |<1 | 30-75 | Yes | | 500-1,000 | 3.5-4.0 | 2,000-5,000 | 0.05-0.15 | 1-5 | 10-30 | Acceptable | | 500-1,000 | 3.0-3.5 | 1,000-2,000 | 0.15-0.40 | 5-20 | 4-10 | Marginal | | 500-1,000 | <3.0 | 200-1,000 | 0.40-1.00 | >20|1,5-4|No recomanat|| 1.000-2.000|4,0-4,5|2.000-5.000|0,05-0,15|1-5|10-30|Acceptable|| 1.000-2.000|3,5-4,0|800-2.000|0,15-0,40|5-15|4-10|Marginal|| 1.000-2.000|3,0-3,5|300-800|0,40-0,80|15-40|2-4|No recomanat|| 1.000-2.000 |<3.0 | 100-300 | 0.80-2.00 | >40 | 0.75-2 | No | | >2,000 | <4.0 | <200 | >1.00 | >50 | <1.5 | No | |
Influència de la velocitat del flux en la picada de sulfat

En les solucions de clorur, les velocitats de flux més altes disminueixen la picada, però poden millorar la picada de sulfat mitjançant l'eliminació dels productes protectors de la corrosió.

Velocitat de flux (m/s) Velocitat de picadura a 1.000 ppm SO4-2, pH 3,5, 60oC (mm/any) Temps fins a la ruptura (anys)Velocitat màxima recomanada per al servei de sulfat àcid<0.5 0.15-0.25 6-10 Acceptable
0.5-1.0 0.25-0.40 4-6 Marginal 1.0-1.5 0.40-0.60 2.5-4 Not recommended 1.5-2.5 0.60-0.90 1.7-2.5 No >2.5 >0.90 <1.7 No Practical Recommendations for Low-Chloride, High-Sulfate, Acidic Freshwater Service

Per als escalfadors encastats 316L en aigua dolça amb pocs clorurs però sulfats i pH àcid a 60 graus, s'apliquen els paràmetres següents.

Tipus d'aigua pH normal Sulfat (ppm) Clorur (ppm) Aliatge recomanat Vida esperada (anys)
Drenatge àcid de la mina (lleu) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
Drenatge àcid de la mina (sever) 2.5-4.0 1,000-3,000<50 Duplex 2205 5-8
Refrigeració industrial (àcid) 3.5-4.5 500-1,000<20 316L (acceptable) 8-12 
Agricultural runoff (acidic) 4.0-5.0 100-500 10-50 316L >10 
Qualsevol amb pH<3.0 <3.0 >500 Qualsevol no 316L Actualització a l'aliatge 20 Identificació de camp de picats induïdes per sulfat

Es pot sospitar la picada induïda per sulfat-per un escalfador de 316 L que pica en aigua dolça amb clorurs<50 ppm but sulphate >500 ppm i pH<4.0. The pits are usually tiny (50-200 µm) and frequent and no chloride was discovered in the pit residue (EDS). The corrosion product may contain sulphur. Water analysis will show low chloride, moderate to high sulphate and low pH. The remedy is to elevate the pH (neutralise) or go to Alloy 20 or duplex 2205.

Conclusió: no deixeu que el pH i el sulfat siguin la causa de la picada sense -clorur

Pitting de beines d'escalfador d'acer inoxidable 316L en aigua dolça que flueix (1 m/s) a 60 graus amb baix clorur (<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >500-1.000 ppm quan el pH és inferior a 3,5-4,0. Les taxes de perforació de 0,4-0,8 mm/any a pH 3,0-3,5 i 1000 ppm de SO₄²⁻ produeixen perforació en 2-4 anys. Els enginyers han de provar el pH i la concentració de sulfat, no només els clorurs, per definir les beines de 316L per al subministrament d'aigua dolça. Quan el pH<4.0 and sulphate >500 ppm, cal neutralitzar el pH o millorar l'aliatge. El marc desenvolupat aquí, que relaciona el contingut de sulfat i el pH amb les taxes d'inici i propagació de picades a 60 graus en aigua lliure de clor-, permet als compradors identificar i prevenir la picada sense-de clorur de les beines d'escalfador de 316L en sistemes d'aigua dolça àcids i amb alt-sulfat.