티타늄 피복 히터의 전기 접지 방법(비접지, 한쪽-접지 또는 중앙-탭 접지)이 전도성 전해질(예: 5% NaCl)의 표유 전류 부식 위험에 어떤 영향을 줍니까?

전도성 전해질 접지 설계의 기본 균형
전도성 전해질(5% NaCl 염수, 해수 또는 묽은 산)에 들어 있는 티타늄 내장 히터는 전기 접지가 원치 않는 전류 채널을 생성할 때 표유 전류 부식을 겪을 수 있습니다. 외장이 탱크 또는 용액과 다른 전위에 있는 경우 표유 전류가 히터 외장에서 전해질을 통해 접지로 흐릅니다. 접지 방식에 따라 티타늄 피복은 양극(부식) 또는 음극(보호)이 됩니다. 세 가지 일반적인 접지 구성이 있습니다: 비접지(부동), 한쪽-접지(접속 상자의 접지에 연결된 외피) 및 중앙-탭 접지(내부 저항선 중심점 접지). 각 방법은 외장 길이에 걸쳐 뚜렷한 전위 분포를 가져오며 이는 표유 전류 부식의 위치와 심각도에 영향을 미칩니다. 부식 개시 후 천공 시간이 영향을 받더라도 전기화학적 구동력은 벽 두께에 의해 방해되지 않습니다.

기계적 무결성에 미치는 영향: 양극 구역, 표유 전류 경로
접지되지 않은 히터(접지에서 전기적으로 분리된 외장)에는 표유 전류에 대한 폐쇄 회로가 없으며 티타늄 외장은 전해질의 개방 회로 전위를 사용합니다(5% NaCl의 Ag/AgCl 대비 약 -0.2V). 전류가 흐를 수 있는 방법이 없기 때문에 표류 전류 부식이 없습니다. 그러나 정전기는 가연성 대기에서 축적되어 스파크 위험이 될 수 있습니다.

한쪽- 접지 히터(접속 상자 끝에 접지됨)에서 접지된 끝은 0V이고 침지된 끝은 전해질 전위에서 떠 있습니다. 외장의 길이를 따라 구배가 존재할 수 있습니다. 물에 잠긴 끝 부분에서는 전류가 전해질에서 피복으로 흐르고(음극 영역, 보호됨) 접지된 끝 부분으로 전류가 덮개에서 전해질로 흐릅니다(양극 영역, 부식). 양극 영역은 일반적으로 접지 끝에서 50~150mm 떨어진 곳에 위치합니다. 이 영역의 부식 속도는 전해질 전도성 및 표유 전압에 따라 0.5-2.0mm/년에 도달할 수 있습니다.

중앙 탭 접지 히터(즉, 내부 저항 와이어의 중간이 접지되지만 외장은 아님)에서 외장은 접지에서 분리되지만 내부 와이어 접지는 용량성 결합을 생성합니다. AC 작동 시 작은 전류(마이크로암페어에서 밀리암페어까지)가 MgO 절연체를 통해 외장으로 전달되고 이어서 전해질로 전달됩니다. 이로 인해 전체 피복 표면에 적당한 양의 표유 전류가 발생하여 연간 0.05-0.20mm의 일반 부식이 발생합니다.

열 성능에 미치는 영향: 직접적인 영향은 없습니다.
열 전달 및 열 성능은 접지 방법과 무관합니다. 전기 접지는 전력 밀도와 유체 조건에 따라 결정되는 피복을 따른 온도 분포에 영향을 미치지 않습니다.

절충-합성: 접지 방법과 표류 전류 위험
접지방식 양극부 위치 일반 부식률(mm/yr)5년간 사용시 벽두께(mm) 위험도
부동(비접지)없음 0.00 0.8(기계식만 해당) 없음(그러나 정적 위험)
한쪽 끝에 접지됨(접속 상자)접지된 끝 근처(50-150mm) 0.5 - 2.0mm/년 ​​3.5 - 10.5mm 높음 - 불가능
유전체 절연 + 한쪽 끝 접지됨없음(적절하게 절연된 경우) 0.00 0.8 mm 절연: 없음
외장 플로팅(중앙-탭에 접지) 외장을 따라 균일 0.05 – 0.20 mm/년 1.1 – 1.8 mm낮음 모드까지
중앙 탭 접지 + MgO 수분 제어 균일 0.02 – 0.05 mm/년 0.9 – 1.1 mm 허용 가능
유전 분리가 없는{0}} 한쪽 끝 접지는 접지 끝 근처의 국부적인 부식 속도가 0.5mm/년보다 높고 비실용적으로 두꺼운 벽이 필요하기 때문에 전도성 전해질에 적용할 수 없습니다.

벽 뒤의 엔지니어링: 유전체 절연 및 접지 관행
전도성 전해질에 사용되는 티타늄 내장형 히터의 경우 접지 오류 감지 기능을 사용하여 접지되지 않은(부동) 작동하는 것이 선호됩니다. 히터는 PTFE 또는 PEEK 개스킷과 슬리브를 통해 탱크로부터 전기적으로 절연됩니다. 누전 전류가 안전 한계(보통 5~30mA)에 도달하면 접지 오류 모니터가 경고를 제공합니다. 이는 표유 전류 부식을 완전히 제거합니다.

If the electrical code requires grounding (for example, for personnel safety), a dielectric union or insulated flange must be provided between the grounded junction box and tank on a one-end grounded heater. This avoids anodic sheath. The dielectric isolation shall be tested to a resistance of >500VDC에서 100MΩ. 또는 플로팅 피복이 있는 중앙-탭 접지는 MgO 절연체가 건조하고 품질이 좋은 경우 부식을 덜 ​​일으키는 제어된 낮은-수준의 기생 전류를 제공합니다.

결론: 비접지 GFCI 선호-벽 두께는 관련이 없습니다.
전도성 전해질(5% NaCl)에 있는 티타늄으로 둘러싸인 히터의 전기 접지 방법은 5년의 수명을 달성하기 위해 비실용적으로 두꺼운 벽을 요구할 수 있는 표유 전류 부식의 위험을 결정합니다. 유전 분리 없이 한쪽 끝을-접지하면 접지 끝 근처에서 연간 0.5-2.0mm의 국부 부식 속도가 발생하며, 3.5{11}}10.5mm-의 벽이 필요하며 히터 튜브에는 불가능합니다. 사양은 접지 오류 회로 차단기(GFCI) 보호 및 장착 플랜지의 유전 절연 기능을 갖춘 접지되지 않은(부동) 히터에 대한 것이어야 합니다. 이는 표유 전류 부식을 제거하여 1.0-1.2mm의 정상적인 벽 두께를 허용합니다. 접지가 필요한 경우에는 유전체 유니온과 한쪽 접지를 설치하거나 양질의 건식 MgO를 사용한 중앙 탭 접지를 활용하십시오. 부유 전류 부식이 감소하는지 확인하는 데 필요한 접지 방법과 전해질 전도성을 제조업체에 제공하십시오. 벽 두께는 2차 변수입니다. 주요 설계 요구 사항은 표류 전류 방지입니다.