Et kemisk anlæg trak en PTFE-dyppevarmer fra en svovlsyrebejdsetank efter fjorten måneders drift. Skedeoverfladen mod processen var i god stand. Området bag monteringsbeslagene-de områder, hvor beslagene kommer i kontakt med varmeren-, viste mørke pletter og gruber. Metallet under PTFE var korroderet, og to steder var korrosionen trængt dybt nok ind til at skabe en lækage.
Spaltekorrosion forekommer i de smalle mellemrum mellem monteringsbeslagene og varmelegemets overflade. Mellemrummet er for lille til væskecirkulation, men stort nok til at procesvæske kan trænge ind. Væsken i mellemrummet bliver stillestående, og kemien i sprækken ændres på måder, der accelererer korrosion.
Hvorfor dannes der sprækker bag monteringsbeslag
Monteringsbeslag fastgøres til varmeren ved svejsning, boltning eller fastspænding. Hver fastgørelsesmetode skaber en sprække mellem beslaget og varmelegemets overflade. Spalten kan kun være et par tusindedele af en tomme bred, men den er stor nok til, at væske kan trænge igennem ved kapillærvirkning.
Spalten er afskærmet fra bulkstrømmen. Væsken indeni kan ikke cirkulere. Ilt og andre opløste arter forbruges af korrosionsreaktioner, men kan ikke genopfyldes. Spaltevæskens kemi ændres.
| Vedhæftningsmetode | Spaltebredde | Væskeudveksling | Korrosionsrisiko | Bedste praksis |
|---|---|---|---|---|
| Svejset beslag | 0–0,05 mm | Ingen | Høj på svejsedefekter | Fuld penetrationssvejsning |
| Boltet beslag | 0,05–0,2 mm | Meget lav | Meget høj | Tæt med pakning |
| Fastspændt beslag | 0,1-0,5 mm | Lav | Høj | Brug solid PTFE-pude |
| Slidset beslag | 0,5–1,0 mm | Moderat | Moderat | Skyl med vand |
Metoder til fastgørelse af beslag og deres sprækkekorrosionsrisiko
Spaltekorrosionens kemi
I en sprække forbruges ilten, der er opløst i væsken, ved den indledende korrosionsreaktion. Ilten kan ikke genopfyldes, fordi spalten er afskærmet fra bulkstrømmen. Iltkoncentrationen inde i sprækken falder, mens koncentrationen udenfor forbliver høj. Forskellen skaber en iltkoncentrationscelle.
Metallet inde i sprækken bliver anodisk-det korroderer. Metallet uden for sprækken bliver katodisk-det er beskyttet. Korrosionshastigheden inde i spalten accelererer.
Metalionerne produceret af korrosionsreaktionen tiltrækker chloridioner fra bulkvæsken. Chloridkoncentrationen inde i sprækken stiger og når nogle gange flere gange bulkkoncentrationen. Den høje kloridkoncentration accelererer korrosionen yderligere.
pH inde i sprækken falder, når metalionerne hydrolyseres. Det sure miljø accelererer korrosionen endnu mere. Resultatet er en hurtigt uddybende pit, der kan trænge ind i varmekappen.
Hvorfor PTFE-coatede varmelegemer stadig er sårbare
PTFE-belægningen på et varmelegeme er beregnet til at beskytte det underliggende metal mod procesvæsken. Men belægningen strækker sig ikke ind i sprækken mellem beslaget og varmeren. Hvis belægningen er beskadiget under montering af beslag, eller hvis spalten ikke er helt forseglet, kan procesvæsken komme i kontakt med det nøgne metal.
Selvom belægningen er intakt, kan sprækken dannes mellem belægningen og beslaget. Belægningen kan være let permeabel, og væsken, der trænger ind i belægningen, skaber en sprække mellem belægningen og metallet.
Forebyggelse af sprækkekorrosion
Den mest effektive forebyggelse er at fjerne sprækken. Et beslag, der er svejset til varmeren med en fuld-penetrationssvejsning, har ingen sprække. Svejsningen forsegler samlingen og forhindrer væske i at trænge ind.
Hvis svejsning ikke er praktisk, kan en pakning eller tætningsmiddel fylde sprækken. En PTFE-pakning eller en fluorpolymerforsegling forhindrer væske i at trænge ind i mellemrummet mellem beslaget og varmeren.
En solid PTFE pude mellem beslaget og varmelegemet eliminerer sprækken helt. Puden er komprimerbar og udfylder hullet, og PTFE er kemisk inert.
| Forebyggende foranstaltning | Effekt på sprækkekorrosion | Implementering | Koste |
|---|---|---|---|
| Fuld-penetrationssvejsning | Eliminerer sprækker | Fremstilling | Moderat |
| PTFE pakning | Tæter sprække | Forsamling | Lav |
| Fluoropolymer fugemasse | Tæter sprække | Forsamling | Lav |
| Solid PTFE pude | Eliminerer sprækker | Beslag design | Moderat |
Forebyggende foranstaltninger for sprækkekorrosion bag monteringsbeslag
Når sprækkekorrosion indikerer et designproblem
Et varmelegeme, der udvikler sprækkekorrosion på trods af korrekt beslagdesign, indikerer, at belægningen eller beslagmaterialet ikke er egnet til anvendelsen. En tilpasset PTFE-elvarmerkonfiguration med svejsede beslag, PTFE-pakninger eller solide PTFE-puder adresserer årsagen til sprækkekorrosion. Specifikationsprocessen kræver badets kemi, driftstemperatur, beslagdesign og påkrævet watt. Til faciliteter med aggressiv kemi reducerer denne applikations-specifikke tilgang sprækkekorrosion og forlænger varmeapparatets levetid.
