In chemical reaction tanks, circulating water heating pipelines, electroplating production lines and other industrial facilities, 316 stainless steel heating tubes are often assembled together with carbon steel supports, cast iron fasteners, copper conductive fittings and other different metal components. When two kinds of metals with different electrode potentials are immersed in conductive electrolytes such as wastewater, plating solution and process circulating water, a galvanic corrosion cell will spontaneously form. The metal with lower electrode potential serves as the anode and undergoes rapid selective dissolution, while passivated 316 stainless steel with higher potential acts as the cathode and obtains protective effect. However, local crevices, poor contact and uneven medium coverage may trigger cathode-anode reversal, resulting in intensive pitting corrosion on the heating tube surface. Many equipment designers only focus on assembly convenience and structural mechanical strength, ignoring the potential difference between dissimilar metals and necessary isolation measures, which eventually leads to premature local perforation of heating tubes. Therefore, rational potential matching design and complete electrical isolation are essential technical means to eliminate galvanic corrosion risks in multi-metal assembly systems.
Förekomsten av galvanisk korrosion kräver tre oumbärliga förhållanden samtidigt: olika metaller med betydande elektrodpotentialskillnader, ledande elektrolytmedium och en sluten ledande krets som förbinder de två metallerna. Under neutrala och svagt alkaliska klorid-innehållande miljöer har passiverat 316 rostfritt stål en mycket högre öppen-potential än kolstål, gjutjärn och vanliga kopparlegeringar. I de flesta fall korroderar tillbehör av kolstål företrädesvis för att skydda värmerör av rostfritt stål. När den passiva filmen på värmeröret är skadad av mekanisk repning, termisk utmattning eller vätskeerosion, kommer den exponerade färska metallmatrisen att omvandlas till anoden på den galvaniska cellen, vilket orsakar extremt snabb lokaliserad anodupplösning vid den defekta positionen. En större potentialskillnad mellan matchade metaller leder till högre galvanisk strömtäthet och snabbare anodkorrosionshastighet. Dessutom kommer orimligt förhållande mellan katod-anodarea att förvärra korrosion avsevärt: en katod av rostfritt stål med stor-yta i kombination med en liten skadad rostfri stålanod kommer att inducera allvarliga koncentrerade gropbildningar på defektplatsen.
Den här studien presenterar fyra systematiska förebyggande strategier mot galvanisk korrosion för 316 värmerör av rostfritt stål under arbetsförhållanden med flera-metaller.
Optimera först metallmatchning för att kontrollera elektrodpotentialskillnaden inom det säkra området. Prioritet bör ges till att använda 316 eller 316L rostfritt stål för alla matchade tillbehör inklusive konsoler, flänsar och anslutningsbultar för att fundamentalt eliminera potentialskillnad. När kostnadsbegränsningar förhindrar fullständig applicering av rostfritt stål, måste det potentiella gapet mellan parade metaller kontrolleras under 150 mV i faktiska servicemedia. Direkt anslutning mellan värmerör och högaktiva metaller som kolstål, gjutjärn, aluminium och galvaniserat stål är förbjuden i långvariga-doppningsmiljöer med hög elektrolytledningsförmåga.
För det andra, använd hög-temperaturbeständiga isolerande komponenter för att skära av ledande slingor mellan olika metaller. PTFE-packningar, keramiska hylsor och värmebeständiga silikonisoleringsdynor måste installeras vid alla kontaktlägen mellan värmerör och stöd, bultar och tankskal av icke-rostfritt stål. Varje fästelement ska vara försett med en isolerande bussning för att undvika direkt metallkontakt. Utvalda isoleringsmaterial behöver utmärkt åldringsbeständighet, hydrolysbeständighet och kompressionskapacitet för att förhindra isoleringsfel orsakade av medelhög infiltration under växlande temperaturbelastning och långvarig -vätskeskurning. Även för metallpar med små potentialskillnader kan galvaniska celler inte bildas efter fullständig elektrisk isolering.
För det tredje, justera förhållandet mellan katod-anoden rimligt för att undvika koncentrerad accelererad korrosion. När olik metallanslutning inte kan undvikas, designa anodkomponenten med låg-potential med en större kontaktyta och minimera det exponerade defekta området på värmeröret av rostfritt stål. Lokal passiveringsreparation i rätt tid ska utföras för repor, svetsoxidationszoner och skador på passiv film för att förhindra att små anodområden bildas på katodytan av rostfritt stål med stor-yta. Stöd av kolstål ska beläggas med hög-korrosionsskyddsbeläggningar med hög prestanda för att minska galvanisk ström och sakta ner den totala korrosionsförloppet.
För det fjärde, anta katodiskt skydd för offeranoder som en extra korrosionsskyddsåtgärd för oundvikliga scenarier för fler-metallmontage. Offeranodblock av zink eller magnesium är anordnade nära värmerörsbunten i botten av reaktionstankar. Dessa offeranoder med låg-potential löses upp preferentiellt och gör att hela uppvärmningsutrustningen stannar i katodskyddstillståndet, vilket kan hämma både olik galvanisk metallkorrosion och strökström-inducerad anodupplösning. Regelbunden tjockleksinspektion av offeranoder krävs för att genomföra snabba utbyten innan full förbrukning för att undvika skyddsfel.
Fältdata för långtidsapplikationer- visar att värmerör utrustade med kompletta isolerande isoleringsåtgärder kan köras kontinuerligt i mer än 24 månader utan galvanisk korrosionsfel. Däremot drabbas enheter utan isoleringsskydd av allvarlig lokal gropperforering inom 5 till 8 månader. Sammanfattningsvis kan likvärdig potentiell materialmatchning, full-elektrisk isolering, optimerad katod-anodområdeslayout och hjälpskydd för offeranod grundligt blockera bildningsförhållandena för galvaniska celler. Standardiserade specifikationer för anti-metallmontage mot korrosion undviker effektivt accelererade korrosionsfel orsakade av potentiell skillnadskoppling, vilket avsevärt förlänger livslängden och förbättrar driftsekonomiska fördelar med 316 värmerör i rostfritt stål i komplex industriell utrustning.
