En kemisk fabrik drog en PTFE-doppvärmare från en svavelsyrabetningstank efter fjorton månaders drift. Mantelytan mot processen var i gott skick. Området bakom monteringsfästena-regionerna där fästena kontaktar värmaren-uppvisade mörka fläckar och gropbildning. Metallen under PTFE hade korroderat, och på två ställen hade korrosionen trängt in tillräckligt djupt för att skapa en läcka.
Spaltkorrosion uppstår i de smala springorna mellan monteringsfästena och värmarens yta. Gapet är för litet för vätskecirkulation men tillräckligt stort för att processvätska ska komma in. Vätskan i gapet blir stillastående, och kemin i springan förändras på sätt som påskyndar korrosion.
Varför det bildas springor bakom monteringsfästen
Monteringsfästen fästs på värmaren genom svetsning, bultning eller fastspänning. Varje fästmetod skapar en springa mellan fästet och värmeytan. Spalten är kanske bara några tusendels tum bred, men den är tillräckligt stor för att vätska ska kunna penetrera genom kapillärverkan.
Spalten är avskärmad från bulkflödet. Vätskan inuti kan inte cirkulera. Syre och andra lösta ämnen förbrukas av korrosionsreaktioner men kan inte fyllas på. Spaltvätskans kemi förändras.
| Bifogningsmetod | Spaltbredd | Vätskeutbyte | Korrosionsrisk | Bästa praxis |
|---|---|---|---|---|
| Svetsad fäste | 0–0,05 mm | Ingen | Hög vid svetsfel | Full penetreringssvets |
| Bultad fäste | 0,05–0,2 mm | Mycket låg | Mycket hög | Täta med packning |
| Fastklämt fäste | 0,1–0,5 mm | Låg | Hög | Använd solid PTFE-dyna |
| Slitsat fäste | 0,5–1,0 mm | Måttlig | Måttlig | Spola med vatten |
Fästmetoder för fäste och deras risk för korrosionsrisk
Spaltkorrosionens kemi
I en springa förbrukas syret som är löst i vätskan av den initiala korrosionsreaktionen. Syret kan inte fyllas på eftersom sprickan är avskärmad från bulkflödet. Syrekoncentrationen inuti springan sjunker, medan koncentrationen utanför förblir hög. Skillnaden skapar en syrekoncentrationscell.
Metallen inuti springan blir anodisk-den fräter. Metallen utanför springan blir katodisk-den skyddas. Korrosionshastigheten inuti springan accelererar.
Metalljonerna som produceras av korrosionsreaktionen drar till sig kloridjoner från bulkvätskan. Kloridkoncentrationen inuti sprickan ökar och når ibland flera gånger bulkkoncentrationen. Den höga kloridkoncentrationen accelererar korrosionen ytterligare.
pH inuti springan sjunker när metalljonerna hydrolyserar. Den sura miljön påskyndar korrosionen ännu mer. Resultatet är en snabbt fördjupande grop som kan penetrera värmemanteln.
Varför PTFE-belagda värmare fortfarande är sårbara
PTFE-beläggningen på en värmare är avsedd att skydda den underliggande metallen från processvätskan. Men beläggningen sträcker sig inte in i springan mellan fästet och värmaren. Om beläggningen skadas under monteringen av konsolen, eller om springan inte är helt tät, kan processvätskan komma i kontakt med den blotta metallen.
Även om beläggningen är intakt kan springan bildas mellan beläggningen och fästet. Beläggningen kan vara lätt permeabel och vätskan som penetrerar beläggningen skapar en spricka mellan beläggningen och metallen.
Förhindrar spaltkorrosion
Det mest effektiva förebyggandet är att eliminera sprickan. En konsol som är svetsad till värmaren med en hel-penetrationssvets har ingen spalt. Svetsen tätar fogen och förhindrar att vätska kommer in.
Om svetsning inte är praktiskt kan en packning eller tätningsmedel fylla springan. En PTFE-packning eller ett tätningsmedel av fluorpolymer förhindrar att vätska kommer in i springan mellan fästet och värmaren.
En solid PTFE-kudde mellan fästet och värmaren eliminerar sprickan helt. Dynan är komprimerbar och fyller gapet, och PTFE är kemiskt inert.
| Förebyggande åtgärd | Effekt på spaltkorrosion | Genomförande | Kosta |
|---|---|---|---|
| Full-penetrationssvets | Eliminerar sprickor | Tillverkning | Måttlig |
| PTFE packning | Tätar springan | Montering | Låg |
| Fluoropolymer tätningsmedel | Tätar springan | Montering | Låg |
| Solid PTFE-dyna | Eliminerar sprickor | Konsol design | Måttlig |
Förebyggande åtgärder för spaltkorrosion bakom monteringsfästen
När spaltkorrosion indikerar ett designproblem
En värmare som utvecklar spaltkorrosion trots korrekt konsoldesign indikerar att beläggningen eller konsolmaterialet inte är lämpligt för applikationen. En anpassad PTFE elpatronkonfiguration med svetsade fästen, PTFE-packningar eller solida PTFE-kuddar åtgärdar grundorsaken till spaltkorrosion. Specifikationsprocessen kräver badets kemi, driftstemperatur, konsoldesign och erforderlig effekt. För anläggningar med aggressiv kemi minskar denna applikationsspecifika-tillvägagångssätt spaltkorrosion och förlänger värmarens livslängd.
