Mae tiwbiau gwresogi trydan a osodir mewn tanciau storio dŵr poeth yn aml yn cael eu gosod trwy flanges dur carbon neu wedi'u cefnogi gan fracedi dur carbon wedi'u weldio i wal y tanc. Pan fydd y wain dur gwrthstaen 316 yn cysylltu â'r strwythur dur carbon trwy lwybr dargludol - fel braced mowntio metel, cysylltiad edafedd, neu hyd yn oed trwy bontydd graddfa dargludol - mae cell cyrydiad galfanig yn sefydlu. Mae'r 316 o ddur di-staen yn gweithredu fel y catod (nobl) a'r dur carbon fel anod (gweithredol). Mewn systemau heb fondio heb ynysu dielectrig neu amddiffyniad cathodig, mae'r gydran dur carbon yn cyrydu ar gyfraddau cyflymach. Fodd bynnag, mae data methiant maes o wresogyddion dŵr masnachol yn datgelu canfyddiad llai greddfol: mae'r cerrynt galfanig hefyd yn niweidio'r wain dur gwrthstaen 316, yn benodol mewn parthau yr effeithir arnynt gan wres weldio. Mae'r cerrynt cathodig sy'n llifo o'r wyneb 316 i'r dur carbon trwy'r electrolyte yn symud y potensial 316 i ranbarth mwy gweithredol lle mae'r ffilm oddefol yn mynd yn ansefydlog, gan arwain at gyflymu tyllu a chorydiad hollt ar flaenau'r traed a HAZ sensiteiddiedig. Mae'r mecanwaith gwrth-reddfol hwn - polareiddio cathodig sy'n achosi cyrydiad yn y deunydd enwol fonheddig - yn digwydd oherwydd bod y cwpl galfanig yn gyrru'r wyneb 316 i'r rhanbarth trawsnewid goddefol gweithredol. Mae'r erthygl hon yn meintioli'r dwyseddau cerrynt galfanig a'r cyfraddau cyrydiad ar gyfer cyplau dur 316-carbon mewn dŵr poeth ac yn darparu manylebau dylunio i atal gwastraff dur carbon ac ymosodiad 316 weldio.
Ffenomen Gwrthdroi Cwpl Galfanig mewn Dŵr Poeth, Isel-Clorid
Mae'r gyfres galfanig gonfensiynol mewn-dŵr môr tymheredd amgylchynol yn gosod 316 o ddur di-staen fel dur bonheddig (cathodig) i ddur carbon, gyda gwahaniaeth posibl o tua 300–400 mV. Mae'r dur carbon yn cyrydu'n aberthol, gan amddiffyn y dur di-staen. Mae hyn yn parhau i fod yn wir mewn dyfroedd oer, dargludol. Fodd bynnag, mewn dŵr poeth (60-80 gradd ) gyda dargludedd cymedrol i isel (500-3000 µS/cm), mae'r ymddygiad galfanig yn newid. Mae'r ffilm oddefol 316 o ddur di-staen, sy'n sefydlog ar dymheredd amgylchynol, yn dod yn llai amddiffynnol ar dymheredd uchel, yn enwedig ym mhresenoldeb olrhain cloridau (20-100 ppm sy'n nodweddiadol o ddŵr trefol). Mae'r potensial cylched agored o 316 mewn dŵr tap 80 gradd yn symud yn cathodig 150-250 mV o'i gymharu â'i werth tymheredd ystafell, gan ddod ag ef yn nes at botensial cyrydiad dur carbon.
O'i gyplysu'n galfanig, mae potensial cymysg y pâr dur carbon 316{-yn gorwedd ar werth lle nad yw 316 yn gwbl oddefol ond yn byw yn y rhanbarth trosiannol goddefol gweithredol. Yn yr ystod bosibl hon, mae'r 316 o arwynebau'n profi dadansoddiad cyfnodol o ffilm ac ail-oddefiad, gan arwain at gyrydiad lleol yn y safleoedd gwannaf - yn nodweddiadol yr HAZ weldio, lle mae disbyddiad cromiwm a straen gweddilliol yn canolbwyntio. Mae sganiau potensiodynamig o 316 mewn dŵr tap 80 gradd (80 ppm Cl⁻, 200 µS/cm) yn dangos rhanbarth goddefol o -200 i +150 mV yn erbyn SCE, uchafbwynt gweithredol o tua -100 mV, a dadansoddiad trawsoddefol uwchlaw +150 mV. Mae potensial cymysg cwpl dur 316-carbon (cymhareb arwynebedd 1:10, sy'n golygu bod yr anod dur carbon ddeg gwaith yn fwy na'r catod 316) yn sefydlogi ar -50 i +50 mV - yn sgwâr yn y trawsnewid gweithredol-goddefol lle mae'r ffilm goddefol yn ansefydlog.
Cerrynt Galfanig Meintiol a Chyfraddau Cyrydiad mewn Storio Dŵr Poeth Efelychedig
Cynhaliwyd arbrofion cyplu galfanig rheoledig gan ddefnyddio 316 o samplau gwain dur di-staen (12 mm OD, wal 1.2 mm, gan gynnwys welds TIG awtogenaidd) a phlatiau dur carbon (A36, yn cynrychioli deunydd wal y tanc). Dŵr tap synthetig oedd yr electrolyte (80 ppm Cl⁻, 120 ppm SO₄²⁻, 150 ppm Ca²⁺, pH 7.2, dargludedd 350 µS/cm) ar 75 gradd . Roedd y gymhareb arwynebedd o ddur carbon i 316 yn amrywio o 1:1 i 20:1, gan gynrychioli gwahanol gyfluniadau arwynebedd arwyneb y tanc i wresogydd. Mesurodd amedrau gwrthiant sero gerrynt galfanig, ac archwiliwyd samplau ar ôl 1000 awr am ddifrod cyrydiad.
| Cymhareb Ardal (Dur Carbon: 316) | Dwysedd Cerrynt Galfanig ar 316 (µA/cm²) | Potensial Cymysg (mV vs SCE) | Cyfradd Cyrydiad Dur Carbon (mm/blwyddyn) | 316 Dyfnder Pyllau Weld HAZ Ar ôl 1000 Oriau (µm) | 316 Modd Difrod |
|---|---|---|---|---|---|
| Dim cyplu (ynysu) | 0 | -180 (316 yn unig) | 0.05 (cefndir) | 5 | Dim |
| 1:1 | 12 | -20 | 0.35 | 15 | Ysgythriad ysgafn wrth weldiad |
| 5:1 | 28 | +10 | 0.85 | 45 | Pyllau yn HAZ, sawl safle |
| 10:1 | 35 | +30 | 1.20 | 85 | Tyllu difrifol, lleihau'r wal i 1.0 mm |
| 20:1 | 38 | +45 | 1.40 | 120 | Ger-tyllu, ymosodiad weldio helaeth |
| 10:1 gydag ynysu dielectrig (llwyni neilon) | 2 | -160 | 0.08 | 8 | Dim ymosodiad sylweddol |
Cynhyrchodd y gymhareb arwynebedd 20:1 (sy'n nodweddiadol o wresogydd sengl mewn tanc dŵr poeth domestig mawr) ddwysedd cerrynt galfanig o 38 µA/cm² ar yr wyneb 316. Er ei fod yn fach, mae'r cerrynt hwn yn ddigon i symud y potensial 316 o'i werth ynysig o -180 mV i +45 mV - symudiad 225 mV i'r trawsnewidiad gweithredol-goddefol. Roedd y dur carbon wedi cyrydu ar 1.4 mm y flwyddyn, a fyddai'n tyllu wal danc 6 mm mewn tua 4 blynedd. Yn bwysicach fyth ar gyfer bywyd y gwresogydd, datblygodd yr HAZ 316 weldiad byllau gyda dyfnder o 120 µm ar gyfartaledd ar ôl dim ond 1000 awr, gyda rhai pyllau yn treiddio 80% trwy'r wal 1.2 mm.
Sensitifrwydd 316 Weld HAZ i Polareiddio Galfanig mewn Dŵr Poeth
Y parth yr effeithiwyd arno gan wres weldio oedd y lleoliad mwyaf agored i niwed ar y wain 316 ar gyfer cyrydiad a achosir gan galfan. Mae'r sensitifrwydd hwn yn deillio o dri ffactor. Yn gyntaf, mae'r HAZ yn cynnwys rhanbarthau sydd wedi'u disbyddu â chromiwm (mor isel â 12-13% Cr) oherwydd dyddodiad carbid yn ystod weldio, hyd yn oed mewn 316L â charbon isel. Yn ail, mae geometreg traed weldio yn creu cyflwr tebyg i agennau lle mae'r atgyfnerthiad weldio yn cwrdd â'r metel sylfaen. Yn drydydd, mae straeniau tynnol gweddilliol o weldio wedi'u crynhoi yn yr HAZ. O dan bolareiddio galfanig, mae'r ffactorau hyn yn cyfuno i gynhyrchu ymosodiad lleol ar ddwysedd presennol 5-10 gwaith yn uwch nag ar y metel sylfaen.
Dangosodd mesuriadau microelectrod o ddosbarthiad cerrynt galfanig ar hyd sampl gwain 316 wedi'i weldio ynghyd â dur carbon (cymhareb arwynebedd 10:1):
Metel sylfaen (i ffwrdd o weldiad): 28 µA/cm², gwisg
HAZ (o fewn 2 mm i linell ymasiad): 110–180 µA/cm², wedi'i leoleiddio
Metel Weld: 45 µA/cm², gwisg
Bysedd traed weldio (cyffordd): 220 µA/cm², dwys iawn
Mae'r dwysedd cerrynt uwch yn yr HAZ a'r blaen weldio yn esbonio pam y digwyddodd tyllu yn y lleoliadau hyn yn hytrach nag ar weddill y wain. Potensial tyllu mesuredig yr HAZ mewn dŵr tap 80 gradd oedd -50 mV yn erbyn SCE, tra bod y potensial cymysg o dan gyplu 10:1 yn +30 mV - grym gyrru o 80 mV a sicrhaodd hydoddiad gweithredol parhaus yn yr HAZ.
Atebion Dylunio ar gyfer Ynysu Galfanig mewn Tanciau Storio Dŵr Poeth
Mae tri dull dylunio yn dileu neu'n lliniaru cyrydiad galfanig rhwng 316 o wain a strwythurau tanc dur carbon. Y mwyaf effeithiol yw ynysu dielectrig cyflawn. Nodwch fod yr holl gysylltiadau gosod gwresogydd - p'un a ydynt wedi'u edafu, wedi'u fflansio, neu wedi'u gosod mewn braced - yn ymgorffori llwyni deuelectrig, gasgedi, neu lewys sy'n darparu gwrthiant trydanol sy'n fwy nag 1 MΩ rhwng y wain 316 ac unrhyw gydran dur carbon. Mae neilon, polypropylen wedi'i lenwi â gwydr, neu PTFE yn ddeunyddiau addas ar gyfer llwyni. Mae undebau dielectrig ag edafedd wedi'u leinio â pholymerau yn atal llif cerrynt trwy'r system bibellau hefyd.
Pan fydd ynysu llwyr yn anymarferol (ee, mewn gosodiadau ôl-osod lle mae'r gwresogydd yn edafeddu'n uniongyrchol i gyplu hanner dur carbon), yr ail ddull yw gwrthdroi'r gymhareb arwynebedd. Mae anod dur carbon bach ynghyd â catod mawr 316 yn achosi gwastraff anod cyflym ond ychydig iawn o bolareiddio 316. Trwy ychwanegu anod aberthol dur carbon y gellir ei ailosod yn fwriadol (ee, plât 50 mm × 100 mm wedi'i folltio i wal y tanc ger y gwresogydd), mae'r gymhareb arwynebedd yn dod yn 316:anod=10:1 neu uwch. Yn y cyfluniad hwn, mae'r potensial cymysg yn parhau i fod yn agos at y potensial ynysig 316 (-150 i -180 mV), ac mae'r gwain 316 yn parhau i fod yn gwbl oddefol. Mae'r anod aberthol yn cael ei fwyta a'i ddisodli o bryd i'w gilydd.
Mae'r trydydd dull yn berthnasol i wneuthuriad tanciau newydd. Nodwch fod pob arwyneb dur carbon wedi'i drochi - gan gynnwys y tu mewn i'r tanc ac unrhyw fracedi mowntio - yn derbyn gorchudd amddiffyn cathodig fel galfaneiddio dip poeth, epocsi neu polyurea. Gall weldiad dur carbon heb ei orchuddio neu ymyl torri mor fach ag 1 cm² yrru cyrydiad galfanig ar wain 316 gerllaw. Ar gyfer tanciau na ellir eu gorchuddio'n llawn, gosodwch system amddiffyn cathodig gyfredol wedi'i phweru gydag anod anadweithiol (titaniwm cymysg wedi'i orchuddio â metel ocsid) ac electrod cyfeirio. Mae'r system yn cynnal wal y tanc ar -800 i -900 mV yn erbyn Cu/CuSO₄, sydd ar yr un pryd yn amddiffyn y dur carbon ac yn symud y potensial 316 i ranbarth goddefol diogel.
Iaith Manyleb ar gyfer Gwresogyddion Tanc Storio Dŵr Poeth
Wrth gaffael 316 o diwbiau gwresogi trydan wedi'u gorchuddio â dur gwrthstaen i'w gosod mewn tanciau storio dŵr poeth dur carbon - gan gynnwys gwresogyddion dŵr masnachol, llestri storio thermol, a thanciau clustogi - dylai peirianwyr gynnwys gofynion ynysu galfanig penodol. Rhaid i'r cynulliad gwresogydd ymgorffori ynysu dielectrig rhwng y wain 316 o ddur di-staen ac unrhyw gydrannau mowntio dur carbon (ffansiau, cromfachau, neu gysylltiadau edafedd), gan ddarparu gwrthiant trydanol lleiaf o 1 MΩ wedi'i fesur ar 500 V DC. Ar gyfer gosodiadau threaded, nodwch undeb dielectrig neu ferrule neilon. Ar gyfer gosodiadau flanged, nodwch gasgedi PTFE neu EPDM gyda llewys dielectrig ar bob bollt. Mewn ceisiadau ôl-osod lle na ellir ynysu llwyr, nodwch fod anod aberthol (magnesiwm neu alwminiwm) o faint y gellir ei ailosod gyda'r gwresogydd i amddiffyn y wain 316 a'r dur carbon cyfagos, gyda màs anod wedi'i gyfrifo fesul NACE SP0387 ar gyfer cyfaint y tanc a chemeg dŵr. Ar gyfer gwneuthuriad tanciau newydd, nodwch fod yr holl arwynebau dur carbon o fewn 300 mm i dreiddiad unrhyw wresogydd yn derbyn gorchudd amddiffynnol (o leiaf 250 µm o drwch ffilm sych) a bod pob arwyneb gorchuddio yn cael ei archwilio ar gyfer gwyliau (tyllau pin) gan ddefnyddio profwr sbwng gwlyb foltedd isel. Trwy fynd i'r afael â chyplu galfanig fel newidyn dylunio sylfaenol - nid fel ôl-ystyriaeth i amddiffyn rhag cyrydiad tanciau - gall peirianwyr atal 316 o fethiannau weldio gwain sy'n ymddangos fel arfer o fewn 12-24 mis mewn systemau heb eu diogelu.
