Hvordan er sprækkekorrosionsbestandigheden af et Super Duplex rustfrit stål sammenlignet med PTFE i havvand?
Læg en besked
Varmevekslere til saltvandskøling er lavet af både super duplex rustfrit stål og PTFE, men de beskytter sig selv på fundamentalt forskellige måder. Super duplex er afhængig af en tynd passiv oxidbelægning, som lokalt kan nedbrydes i en sprække. PTFE er ikke i stand til at sprække korroderer kemisk og har hverken oxidfilm eller metallisk struktur.
Dette er især vigtigt i varmt havvandssystemer, hvor stillestående zoner, aflejringer og tætte mekaniske samlinger er uundgåelige. I den nuværende tekniske diskussion af super duplex versus PTFE spaltekorrosionshavvand er det ikke et spørgsmål om at sammenligne to materialer, men to totalt forskellige korrosionsadfærd.
Hvorfor sprækkekorrosion er vigtig for havvandssystemer
Havvand er en af de mest fjendtlige industrielle væsker, der forekommer i naturen. Den høje koncentration af klorid, opløst oxygen, biologisk aktivitet og ledningsevne giver perfekte betingelser for lokal korrosion.
Sprækker findes typisk i kølesystemer på:
Rør til rørplade samlinger
Pakningsgrænseflader
Begroningsfilm og aflejringer
Flangeflade
Fastgørelsesgrænseflader
Lav-Stagnerende regioner
Selv materialer med god generel korrosionsbestandighed kan svigte hurtigt i disse begrænsede geometrier.
Korrosionsbestandighed af Super Duplex rustfrit stål
Super dupleks rustfrit stål såsom 2507 er afhængig af en chrom-rig passiv oxidbelægning, som vokser naturligt på metaloverfladen for at give korrosionsbestandighed.
Dette passive lag er en lille barriere mellem legeringen og havmiljøet. Filmen er selv-helende under de sædvanlige strømningsforhold, hvor en lille skade er indført.
Beskyttelsen er forstærket af flere legeringselementer:
Krom øger passivering
Molybdæn forbedrer modstanden mod pitting
Den passive film er stabiliseret af nitrogen.
Nikkel hjælper med duplex fasebalance
Derfor er disse legeringer særligt velegnede til adskillige marine applikationer sammenlignet med traditionelle rustfrit stål.
Ulempe ved Super Duplex: Spaltekorrosion
Super duplex rustfrit stål har stor bulk korrosionsbestandighed, men er modtagelig for lokaliseret sprækkeangreb under visse forhold.
Iltsult i sprækken
Opløst ilt opbruges hurtigt i et snævert stationært mellemrum. Opfyldningen af ilt er begrænset, og derfor kan den passive oxidbelægning ikke opretholde sig selv effektivt.
Når den passive film ødelægges:
Chloridioner koncentreres i sprækken
Øget lokal surhedsgrad
Metalopløsningen fremskyndes
Korrosion er selv-accelererende.
Den begrænsede form giver et effektivt kemisk aggressivt mikro-miljø, isoleret fra det omgivende havvand.
Kritisk revnetemperatur
For super duplex 2507 i havvand er den kritiske sprækketemperatur normalt omkring 35 grader til 40 grader.
Når først denne tærskel er overskredet, er sandsynligheden for passiv filmnedbrydning meget højere, især i forhold med stagnerende eller lavt flow.
Dette temperaturområde overskrides ofte under driften af varme marine kølesystemer:
Tropiske farvande, havservice.
Kondensator kører, varm
Udstyrsstatus: stationær
Tilsmudset varmevekslerdrift
OplagsbegivenhederDårlig
Ved påbegyndelse kan spaltekorrosion forplante sig hurtigt selv med god korrosionsbestandighed af legeringen.
PTFE og dets fundamentalt anderledes adfærd mod korrosion
PTFE går en meget anden vej til saltvandsbestandighed.
Super duplex fører en elektrokemisk krig. PTFE ønsker bare ikke at deltage.
PTFE er en fuldstændig fluoreret polymer uden metallisk gitter, ingen korngrænser og uden elektrokemisk potentiale. PTFE er uigennemtrængelig for denne fejlmekanisme, fordi spaltekorrosion er en elektrokemisk proces.
Hvorfor PTFE ikke kan lide sprækkekorrosion
PTFE er iboende resistent af følgende årsager:
Ingen brud på passiv oxidfilm
Der skabes ikke noget galvanisk potentiale
Ingen elektrokemisk reaktion er forårsaget af klorid
Ingen lokaliseret anodisk opløsning"
PTFE er kemisk stabilt i stillestående hav, i -iltfattige zoner eller under aflejringer.
Denne immunitet er ubetinget, ikke betinget.
Temperaturadfærd i havvand
PTFE har meget god kemikalieresistens i havvand ved høj temperatur.
PTFE er klassificeret til kontinuerlig vandservice for en typisk op til ca.
Driftstemperatur kontinuerligt 110 grader
Dette interval er betydeligt højere end driftsparametrene for de fleste havvandskølesystemer.
Tværtimod bliver korrosionsydelsen af super duplex mere følsom, når saltvandstemperaturen når eller overstiger den kritiske spaltetemperatur.
De dårlige nyheder om PTFE
Mens PTFE er fuldstændig modstandsdygtig over for spaltekorrosion, er der tekniske{0} afvejninger forbundet med dets brug.
Reduceret termisk ledningsevne
PTFE er en dårlig varmeleder sammenlignet med metallegeringer.
Typiske værdier for termisk ledningsevne:
Materiale omtrentlig termisk ledningsevne (W/mK)
Super Duplex rustfrit stål ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
Denne betydelige uoverensstemmelse reducerer effektiviteten af varmetransport og kan nødvendiggøre:
Vekslere med øget overfladeareal
Tyndere vægdele
Andre geometrier til vekslere
Lavt-tryksevne
Den mekaniske styrke af PTFE er meget lavere end super duplex stål.
Så:
Reducerede trykklassificeringer
Strukturel støtte er mere afgørende
Krybeadfærd skal tages i betragtning
Vakuumapplikationer kan have brug for forstærkning
Dimensionsstabilitet
Den termiske udvidelse af PTFE er meget større end for metaller, derfor skal udformningen af veksleren og rørene nøje overvejes.
Hvor PTFE har en stor pålidelighedsfordel
I mange marine systemer er det næsten umuligt at fjerne alle huller.
For eksempel:
Rørbundter
Pakningsled
Begroning tilbøjelige vekslere
Biofilm akkumuleringssteder
Standby gear i position
I disse indstillinger er pålidelighedsmodellen for PTFE fundamentalt anderledes, da der ikke er nogen lokaliseret korrosionsmekanisme at starte.
Denne egenskab kan være særlig nyttig i:
Offshore kølesystemer
Salt-fjernelsesanlæg
Marine kemisk forarbejdning
Kondensatorer varmer havvand
Kølekredsløb sparer
I applikationer, hvor inspektionsadgangen er begrænset, eller konsekvenserne af svigt er alvorlige, kan ulemperne ved PTFE med hensyn til termiske og mekaniske egenskaber opvejes ved at eliminere korrosionsmekanismen helt.
Super Duplex vs PTFE til havvandsservice
Forskellen mellem de to materialer kan tydeligere ses på deres dominerende fejltilstande.
Ejendom Super Duplex 2507 PTFE
Passiv oxidbeskyttelse. Korrosionsmekanisme .Kemisk inert
Sandsynlighed for sprækkekorrosion Ingen Mulig over 35-40 grader
Termisk ledningsevne Høj Meget lav
Trykkapacitet God Begrænset
Mekanisk styrke Høj Medium
Elektrokemisk aktivitet Ja Nej
Vandgennemstrømning i continuoFantastisk med grænser Op til ~110 grader
Denne sammenligning er et godt eksempel på grunden til, at super duplex vs PTFE spaltekorrosion havvandsvurderinger er så afhængige af systemets driftsprioriteter.
Konklusion
PTFE er en grundlæggende mere holdbar løsning mod spaltekorrosion end selv premium super duplex rustfrit stål til havvandsvarmevekslere og kølesystemer, hvor stillestående sprækker ikke kan fjernes helt. Legeringer såsom 2507 super duplex tilbyder fremragende korrosionsbestandighed i forskellige havmiljøer, men deres beskyttelse afhænger af vedligeholdelsen af en skrøbelig passiv oxidfilm, som lokalt kan nedbrydes i sprækker, der mangler ilt over omkring 35 grader til 40 grader.
PTFE har på den anden side ingen elektrokemisk korrosionsproces overhovedet. Det er en fuldstændig fluoreret polymer, der modstår kloridangreb, stillestående havvand og lokaliseret sprækkekemi.
Afvejningen- er nedsat termisk ledningsevne, lavere trykevne og mere komplekst mekanisk design. Men i applikationer, hvor korrosionspålidelighed er vigtigere end termisk effektivitet, giver PTFE en reel risikofri løsning til sprækkekorrosionsbeskyttelse.
Den bedste beskyttelse inden for korrosionsteknik er ikke en bedre selvhelbredende belægning, men et materiale, der ikke har brug for en.
