탱크에 희생 아연 양극을 사용하면 PFA 히터 금속 코어의 부식이 가속화되거나 느려지나요?

희생 아연 양극에 의한 금속 탱크 벽과 부품의 갈바니 부식. 그러나 금속 코어는 포장되어 있으며 PFA 외장이 손상될 때까지 탱크 액체(PFA 히터의 경우)와 직접 접촉하지 않습니다. PFA가 손상되지 않은 경우 전기 채널이 없으므로 아연 양극은 코어에 영향을 미치지 않습니다. PFA가 손상된 경우(균열, 기포, 핀홀) 노출된 금속 코어는 갈바니 회로에 있습니다. 대부분의 탱크에서 아연은 핵심 재료(인콜로지, 티타늄, 스테인레스 스틸)보다 양극성(음전위가 더 높음)입니다. 이로 인해 아연 양극이 우선적으로 부식되어 코어를 보호하게 됩니다. 이는 코어 부식을 늦추고 파손 후 히터 수명을 연장합니다. 그러나 탱크가 산화성 산(질산, 크롬)으로 가득 차 있거나 아연 양극이 빠르게 고갈되면 용해된 아연 이온이 PFA 분해를 촉진할 수 있습니까? 직접적인 증거는 없습니다. 아연 양극은 중성에서 중간 정도의 산성 서비스를 위한 희생 양극으로 사용됩니다. 아연은 보호층을 형성하지 않고 산화성이 강한 산에 빠르게 용해되므로 도움이 되지 않습니다. 어떤 경우에도 아연 양극은 코어 부식을 가속화하지 않으며 위반 후에만 작동합니다.

갈바닉 시리즈 및 보호 메커니즘
표준 전극 전위(표준 수소 전극과 비교):

아연: -0.76V

Incoloy 825: 패시브 ≒-0.20~-0.10V

티타늄: -0.05 ~ +0.05 V(수동)

스테인리스강 316: 패시브 -0.10~-0.05V

아연은 모든 히터 코어 금속보다 더 양극성입니다. 두 금속이 전해질(탱크 액체)에서 전기적으로 연결된 경우 양극성(아연)이 더 많은 금속이 부식되고 음극성(코어)이 더 많은 금속을 보호합니다. PFA 외장이 손상되지 않은 경우 코어는 액체와 접촉하지 않습니다-회로가 없습니다. 위반이 발생하면 코어가 액체와 접촉합니다. 아연 양극이 있는 경우 전기 회로에서 히터 접지에 연결되고 접지는 탱크에 연결되므로 코어가 아닌 아연이 부식됩니다. 코어는 아연의 제한된 전위(0.2-0.5V)에만 노출되며 이는 피팅을 생성하기에 충분하지 않습니다.

히터 수명 위반에 대한 아연 양극 효과
조건 PFA 외장 아연 양극이 존재합니까? 위반 후 코어 부식률(mm/yr) 위반에서 실패까지의 시간 이익 전체예 또는 아니요 0 위반 없음 무기한 없음
부러짐(작은 핀홀)손상됨 번호 1~3(빠름) 일~주 해당 없음
파손됨 손상됨 예<0.1 (zinc protects) Months to years Significant Breached in oxidising acid (HNO3, CrO3) Damaged Yes Zinc degrades quickly, little protection Weeks little Very little
염화물 용액 침수(해수)손상 No 2~5(pitting) 일 N/A
염화물 위반손상 있음<0.05 >1년 우수
아연 양극은 언제 유용합니까?
아연은 중성 내지 약산성 물(pH 4-9, 염화물 존재)에서 매우 효율적입니다. 핵심 포스트 침해를 보호합니다.

묽은 황산이나 염산(<10%, pH 1-3): Zinc will dissolve, but still offers some protection. Change the zinc more often.

바닷물 또는 소금물: 우수한 보호 고순도 아연을 사용합니다(카드뮴 없음, 납 없음).

접지: 히터 코어에서 탱크 접지까지 전기적 연속성을 유지해야 하며 아연 양극도 동일한 접지에 접지해야 합니다.

아연 양극 사용을 피해야 하는 경우
Strong oxidising acids (nitric, chromic, concentrated sulphuric >50%) 아연은 빠르게 용해되며 보호 코팅이 형성되지 않습니다. 며칠 또는 몇 주 안에 양극이 부식됩니다. 보호가 없습니다.

High temperature (>80도): 아연이 너무 빨리 부식됩니다. 대신 알루미늄 또는 마그네슘 양극을 사용하십시오(양극은 더 많지만 수명은 더 짧음).

Alkaline solutions (pH >10): 아연은 아연산염을 생성하여 용액에 들어갑니다. 알루미늄이나 양극이 없습니다.

Ultrapure water (resistivity >1 MΩ·cm): 비전도성 물=실질적인 갈바닉 부식이 없습니다. 양극이 필요하지 않습니다.

실천실천
PFA 히터를 보호하기 위해 아연 양극을 선택하는 경우:

전기 연속성 점검: 히터 접지선에서 탱크 접지까지의 저항을 점검하십시오. 되어야 한다<1 ohm.

동일한 접지에 전기적으로 연결된 탱크에 아연 양극(평균 크기 1 - 5kg)을 설치합니다.

월간 아연 소비량을 추적하세요. 2kg의 양극과 60도 희석산의 경우 소비량은 월 50~200g일 수 있습니다.<500 g remains.

매월 히터 절연 저항 점검. 100MΩ 아래로 떨어지면 위반이 있는 것입니다. 아연은 코어를 보존하지만 히터는 다음 예정된 정전 시 교체해야 합니다.

샘플 필드
An electroplating line employed PFA heaters in 10% H2SO4 at 70°C. Zinc anodes, 3 kg each, were placed in the tanks. Several heaters developed cracks (due to thermal cycling) over 5 years. In tanks with zinc anodes the broken heaters continued to work for 3–6 months until replacement (insulation resistance remained >10MΩ). 양극이 없는 탱크의 깨진 히터-가 1~2주 만에 고장(지락) 양극은 불필요한 가동 중지 시간으로 인해 연간 2,000달러를 절약했습니다. 아연 양극은 계획되지 않은 가동 중지 시간으로 인해 연간 $2,000의 비용이 듭니다. 아연 양극의 가격은 각각 $50이며 3개월마다 교체되었습니다.

결론: 아연 양극은 핵심 포스트 PFA 위반을 보호합니다
The metal core of a PFA heater is unaffected by a sacrificial zinc anode as long as the sheath is intact. When the PFA is breached, the zinc anode (more anodic) corrodes sacrificially, protecting the core and increasing post-breach heater life from days to months. This is suitable for neutral to slightly acidic aqueous service (pH 4-9). With strong oxidising chemicals or at elevated temperatures (>80도) 아연은 보호하기에는 너무 빨리 부식됩니다. 알칼리성 서비스에는 알루미늄 양극을 사용하십시오. 아연 양극은 PFA 피복이 파손될 경우 값비싼 접지 결함을 방지할 수 있는 저렴한 보험 정책(탱크당 $50-100)입니다. 이는 코어의 부식을 향상시키지 않습니다. 그들은 패배한 후에만 도움을 줍니다. 설치하고 모니터링합니다. 조금 더 잘 자십시오. 히터는 여전히 고장나지만 천천히 고장날 것입니다. 그리고 느린 것이 더 좋습니다.