황산염 농도와 pH의 어떤 특정 조합에서 60도의 흐르는 담수에서 316L 히터 외장에 염화물이 없을 때 구멍이 생기나요?

염화물이 없는 스테인레스강의 피팅 메커니즘

염화물이 매우 낮은 담수 시스템(< 20 ppm), but high to moderate sulphate concentrations (SO4 2-) and acidic pH such as in acid mine drainage, some industrial cooling waters or agricultural runoff, pitting corrosion can occur even in the absence of chloride ions, with 316L stainless steel sheathed electric heating tubes. For flowing conditions (1 m/s), sulphate ions are typically thought to be non-aggressive or inhibitive to pitting. However, at pH values below 4.0-4.5, sulphate can attack and create soluble iron sulphates, breaking down the passive film. The essential combination for pitting is: sulphate >500-1,000ppm 및 pH<4.0. Rates of pitting of 0.2-0.5 mm/yr occur at pH 3.0 and 1,000 ppm SO4 2-. Rates > 1 mm/year, pH 2.5, 1,000 ppm SO 2 4 . The sulfate-pH-pitting threshold for 316L in flowing freshwater at 60°C in the absence of chlorides is quantified in this article.

낮은 pH 유도 황산염 피팅의 메커니즘

중성 또는 알칼리성 조건에서는 황산 이온이 부동태 피막에 흡착되어 염화물{0}}유발 공식을 방지합니다. 그러나 부동태 피막은 낮은 pH에서 안정성이 떨어집니다(<4.0). Sulphate can form soluble complexes with ferric ions ( FeSO4+ ), and can also take part in the anodic dissolution reaction. Local acidification in growing pits (pH as low as 1-2) permits sulphate to behave as an aggressive anion like chloride but under more acidic conditions. In sulphate solutions, the pitting potential (Epit) decreases with decreasing pH and increasing sulphate concentration .

60도, 1m/s 황산 흐름-pH 피팅 임계값 정량화

다음 피팅 시작 조건은 2,000시간 동안 60도, 1m/s 속도에서 H2SO4(염화물 첨가 없음)에 의해 pH가 조절된 황산염 용액(Na2SO4로서 0-2,000ppm SO42-)에서 316L(전해 연마, Ra=0.2 µm)의 제어 흐름 루프 테스트를 통해 결정되었습니다.

황산염 농도(ppm SO4 2-) pH(60도) 피팅 시작 시간(h) 피팅 속도(mm/y)| 피트 밀도(피트/cm2)|천공 시간(1.5mm 벽, 년)|흐르는 담수 서비스에 권장됨(낮은 Cl)||<500 | >4.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75 | Yes | | 500-1,000 | 5.0 | >10,000 | <0.02 | 0 | >75|예|| 500-1,000|4.0-4.5|5,000-10,000|0.02-0.05 |<1 | 30-75 | Yes | | 500-1,000 | 3.5-4.0 | 2,000-5,000 | 0.05-0.15 | 1-5 | 10-30 | Acceptable | | 500-1,000 | 3.0-3.5 | 1,000-2,000 | 0.15-0.40 | 5-20 | 4-10 | Marginal | | 500-1,000 | <3.0 | 200-1,000 | 0.40-1.00 | >20|1.5-4|권장하지 않음|| 1,000-2,000|4.0-4.5|2,000-5,000|0.05-0.15|1-5|10-30|허용됨|| 1,000-2,000|3.5-4.0|800-2,000|0.15-0.40|5-15|4-10|한계|| 1,000-2,000|3.0-3.5|300-800|0.40-0.80|15-40|2-4|권장하지 않음|| 1,000-2,000 |<3.0 | 100-300 | 0.80-2.00 | >40 | 0.75-2 | No | | >2,000 | <4.0 | <200 | >1.00 | >50 | <1.5 | No | |
황산염 피팅에 대한 유속의 영향

염화물 용액에서는 유속이 높을수록 공식이 감소하지만 보호 부식 생성물을 제거하여 황산염 공식을 향상시킬 수 있습니다.

유속(m/s) SO4-2 1,000ppm, pH 3.5, 60oC에서의 피팅 속도(mm/년)돌파 시간(년)산성 황산염 서비스에 권장되는 최대 속도<0.5 0.15-0.25 6-10 Acceptable
0.5-1.0 0.25-0.40 4-6 Marginal 1.0-1.5 0.40-0.60 2.5-4 Not recommended 1.5-2.5 0.60-0.90 1.7-2.5 No >2.5 >0.90 <1.7 No Practical Recommendations for Low-Chloride, High-Sulfate, Acidic Freshwater Service

염화물 함량은 낮지만 황산염 및 산성 pH가 60도인 담수에 담긴 316L 밀폐형 히터의 경우 다음 매개변수가 적용됩니다.

물 유형 일반 pH 황산염(ppm) 염화물(ppm) 권장 합금 예상 수명(년)
산성 광산 배수(약함) 4.0-5.0 500-1,500<50 316L with monitoring 5-10 
산성 광산 배수(심각) 2.5-4.0 1,000-3,000<50 Duplex 2205 5-8
산업용 냉각(산성) 3.5-4.5 500-1,000<20 316L (acceptable) 8-12 
Agricultural runoff (acidic) 4.0-5.0 100-500 10-50 316L >10 
pH가 있는 모든 것<3.0 <3.0 >500 모두 316L 아님 합금 20으로 업그레이드 황산염 유발 피팅 현장 식별

염화물이 포함된 담수에 구멍을 뚫는 316L 히터에서는 황산염-으로 인한 구멍이 의심될 수 있습니다.<50 ppm but sulphate >500ppm 및 pH<4.0. The pits are usually tiny (50-200 µm) and frequent and no chloride was discovered in the pit residue (EDS). The corrosion product may contain sulphur. Water analysis will show low chloride, moderate to high sulphate and low pH. The remedy is to elevate the pH (neutralise) or go to Alloy 20 or duplex 2205.

결론: pH와 황산염이 비-염화물 피팅의 원인이 되지 않도록 하세요.

낮은 염화물을 함유한 60도의 흐르는 담수(1m/s)에 316L 스테인레스 스틸 히터 덮개를 움푹 패인 구멍(<20 ppm) occurs at sulphate concentrations >pH가 3.5-4.0 미만인 경우 500-1,000ppm. pH 3.0-3.5에서 0.4-0.8mm/년의 피팅 속도와 1000ppm SO₄²⁻는 2-4년 안에 천공을 생성합니다. 엔지니어들은 담수 공급을 위한 316L 보호관을 정의하기 위해 단순히 염화물이 아닌 pH와 황산염 농도를 테스트해야 합니다. pH가<4.0 and sulphate >500ppm, pH 중화 또는 합금 개선이 필요합니다. 여기에서 개발된 프레임워크는 황산염 함량과 pH를 염화물이 없는 물의 60도에서 구멍 뚫기 시작 및 전파 속도와 관련지어 구매자가 산성, 고황산염 담수 시스템에서 316L 히터 덮개의 비-염화물 구멍을 식별하고 방지할 수 있도록 해줍니다.