כיצד משתווה עמידות החריצים בפני קורוזיה של פלדת אל-חלד סופר דופלקס ל-PTFE במי ים?
השאר הודעה
מחליפי חום לקירור מים מלוחים עשויים הן מפלדת אל חלד סופר דופלקס והן PTFE, אך הם מגנים על עצמם בדרכים שונות מהותית. סופר דופלקס מסתמך על ציפוי תחמוצת פסיבי דק אשר יכול להתפרק מקומית בסדק. PTFE אינו מסוגל לשבץ כימית, ללא סרט תחמוצת או מבנה מתכתי.
זה משמעותי במיוחד במערכות מי ים חמים שבהן אזורים עומדים, משקעים ומפרקים מכניים הדוקים הם בלתי נמנעים. בדיון ההנדסי הנוכחי של סופר דופלקס לעומת מי ים קורוזיה חריצי PTFE, זה לא עניין של השוואה בין שני חומרים, אלא שתי התנהגויות קורוזיה שונות לחלוטין.
מדוע קורוזיה של חריצים חשובה למערכות מי ים
מי ים הם אחד הנוזלים התעשייתיים העוינים ביותר המתרחשים בטבע. הריכוז הגבוה של כלוריד, חמצן מומס, פעילות ביולוגית ומוליכות מספקים תנאים מושלמים לקורוזיה מקומית.
חריצים נמצאים בדרך כלל במערכות קירור ב:
חיבורי צינור לצינורית
ממשקי אטם
סרטים ומרבצים מעיקים
פנים אוגן
ממשקי הידוק
אזורים עומדים בזרימה נמוכה-
אפילו חומרים בעלי עמידות כללית טובה בפני קורוזיה יכולים להיכשל במהירות בגיאומטריות מוגבלות אלה.
עמידות בפני קורוזיה של סופר דופלקס נירוסטה
פלדות אל-חלד סופר דופלקס כגון 2507 מסתמכות על ציפוי תחמוצת פסיבי-עשיר בכרום שצומח באופן טבעי על פני המתכת כדי לספק עמידות בפני קורוזיה.
שכבה פסיבית זו מהווה מחסום זעיר בין הסגסוגת לבין הסביבה הימית. הסרט מתרפא-בעצמו בתנאי הזרימה הרגילים שבהם נוצר נזק קטן.
ההגנה משופרת על ידי מספר אלמנטים סגסוגים:
כרום משפר פאסיביות
מוליבדן משפר את העמידות בפני בור
הסרט הפסיבי מיוצב על ידי חנקן.
ניקל מסייע לאיזון פאזות דופלקס
לפיכך, סגסוגות אלה מתאימות במיוחד עבור יישומים ימיים רבים בהשוואה לפלדות אל חלד מסורתיות.
חסרון של סופר דופלקס: קורוזיה בנקיק
לפלדת אל-חלד סופר דופלקס יש עמידות גדולה בפני קורוזיה בתפזורת, אך היא רגישה להתקפת חריצים מקומית בתנאים מסוימים.
הרעבה בחמצן בנקיק
חמצן מומס מתרוקן במהירות בפער נייח צר. חידוש החמצן מוגבל ומכאן ציפוי התחמוצת הפסיבי אינו יכול לשמור על עצמו ביעילות.
כאשר הסרט הפסיבי נהרס:
יוני כלוריד מתרכזים בסדק
חומציות מקומית מוגברת
פירוק מתכת מואץ
קורוזיה היא-מאצה בעצמה.
הצורה המוגבלה מספקת סביבה מיקרו-תוקפנית יעילה מבחינה כימית, המבודדת ממי הים שמסביב.
טמפרטורת סדק קריטית
עבור סופר דופלקס 2507 במי ים, טמפרטורת החריצים הקריטית היא בדרך כלל סביב 35 מעלות עד 40 מעלות.
לאחר חריגה מסף זה, ההסתברות להתפוררות סרט פסיבי גבוהה בהרבה, במיוחד בנסיבות סטגנציה או זרימה נמוכה.
טווח טמפרטורות זה עובר לעתים קרובות במהלך פעולתן של מערכות קירור ימיות חמות:
מים טרופיים, שירות ימי.
מעבה פועל, חם
מצב ציוד: נייח
פעולת מחליף חום מעוכלת
אירועי תפוצה גרועים
כאשר מתחילים, קורוזיה של חריצים יכולה להתפשט במהירות אפילו עם עמידות טובה בפני קורוזיה של הסגסוגת.
PTFE והתנהגותו השונה ביסודה נגד קורוזיה
PTFE הולך בדרך שונה מאוד לעמידות למים מלוחים.
סופר דופלקס מנהל מלחמה אלקטרוכימית. PTFE פשוט לא רוצה להשתתף.
PTFE הוא פולימר מופלר לחלוטין ללא סריג מתכתי, ללא גבולות גרגרים וללא פוטנציאל אלקטרוכימי. PTFE אטום למנגנון כשל זה מכיוון שקורוזיה של חריצים היא תהליך אלקטרוכימי.
מדוע PTFE לא יכול לסבול קורוזיה של חריצים
PTFE עמיד באופן מהותי מהסיבות הבאות:
אין קרע של סרט תחמוצת פסיבי
לא נוצר פוטנציאל גלווני
שום תגובה אלקטרוכימית לא נגרמת על ידי כלוריד
אין פירוק אנודי מקומי"
PTFE יציב מבחינה כימית בים עומדים, באזורים-דולי חמצן או מתחת למרבצים.
חסינות זו היא ללא תנאי, לא מותנית.
התנהגות הטמפרטורה במי הים
ל-PTFE עמידות כימית טובה מאוד במי ים בטמפרטורה גבוהה.
PTFE מדורג עבור שירות מים רציף עבור אופייני של עד כ:
טמפרטורת עבודה רציפה 110 מעלות
טווח זה גבוה במידה ניכרת מפרמטרי הפעולה של רוב מערכות קירור מי הים.
להיפך, ביצועי הקורוזיה של סופר דופלקס הופכים רגישים יותר כאשר טמפרטורת המים המלוחים מגיעה או עולה על טמפרטורת החריצים הקריטיים.
החדשות הרעות ב-PTFE
בעוד ש-PTFE עמיד לחלוטין בפני קורוזיה של חריצים, קיימות יתרונות{0}}טכניים הקשורים לשימוש בו.
מוליכות תרמית מופחתת
PTFE הוא מוליך גרוע של חום בהשוואה לסגסוגות מתכת.
ערכים אופייניים של מוליכות תרמית:
חומר מוליכות תרמית משוערת (W/mK)
סופר דופלקס נירוסטה ~14-19 W/m·K PTFE ~0.25 W/m·K
פער ניכר זה מקטין את יעילות הובלת החום ועלול לחייב:
מחליפים בעלי שטח פנים מוגדל
חלקי קיר דקים יותר
גיאומטריות אחרות למחליפים
יכולת-לחץ נמוך
החוזק המכני של PTFE נמוך בהרבה מפלדת סופר דופלקס.
כָּך:
דירוגי לחץ מופחתים
תמיכה מבנית חשובה יותר
יש לקחת בחשבון התנהגות זחילה
יישומי ואקום עשויים להזדקק לחיזוק
יציבות מימד
ההתפשטות התרמית של PTFE גדולה בהרבה מזו של מתכות, ולכן יש לשקול היטב את העיצוב של המחליף והצינורות.
כאשר ל-PTFE יש יתרון אמינות גדול
במערכות ימיות רבות כמעט בלתי אפשרי לבטל את כל הפערים.
למשל:
חבילות צינורות
מפרק אטום
מחליפים מועדים לחיטוי
אתרי הצטברות ביופילם
ציוד המתנה במצב
בהגדרות אלה, מודל האמינות של PTFE שונה מהותית, מכיוון שאין מנגנון קורוזיה מקומי להתחיל.
תכונה זו יכולה להיות שימושית במיוחד ב:
מערכות קירור בים
צמחים להסרת-מלח
עיבוד כימי ימי
מעבים חמימים מי ים
מעגלי קירור חוסכים
ביישומים שבהם הגישה לבדיקה מוגבלת או שהשלכות הכשל חמורות, החסרונות של PTFE במונחים של תכונות תרמיות ומכאניות עשויות להתקזז על ידי ביטול מנגנון הקורוזיה לחלוטין.
סופר דופלקס לעומת PTFE עבור שירות מי ים
ההבדל בין שני החומרים ניתן לראות בצורה ברורה יותר במצבי הכשל הדומיננטיים שלהם.
נכס סופר דופלקס 2507 PTFE
הגנת תחמוצת פסיבית. מנגנון קורוזיה. אינרטי מבחינה כימית
סבירות לקורוזיה של חריצים אין אפשרות מעל 35-40 מעלות
מוליכות תרמית גבוהה מאוד נמוכה
יכולת לחץ טובה מוגבלת
חוזק מכני גבוה בינוני
פעילות אלקטרוכימית כן לא
זרימת מים ברציפות נהדרת עם מגבלות של עד ~110 מעלות
השוואה זו היא דוגמה טובה לכך שהערכות מי ים סופר דופלקס לעומת חריצי PTFE תלויות כל כך בסדרי העדיפויות התפעוליים של המערכת.
מַסְקָנָה
PTFE הוא פתרון עמיד יותר ביסודו נגד קורוזיה של חריצים מאשר אפילו פלדות אל-חלד סופר דופלקס מובחרות עבור מחליפי חום של מי ים ומערכות קירור שבהן לא ניתן להסיר לחלוטין חריצים עומדים. סגסוגות כגון 2507 סופר דופלקס מציעות עמידות בפני קורוזיה מצוינת בסביבות ימיות שונות אך ההגנה עליהן תלויה בתחזוקה של סרט תחמוצת פסיבי שביר אשר יכול להתפרק מקומית בסדקים חסרי חמצן מעל כ-35 מעלות עד 40 מעלות.
ל-PTFE, לעומת זאת, אין תהליך קורוזיה אלקטרוכימי כלל. זהו פולימר מופלר לחלוטין המתנגד להתקפת כלוריד, מי ים עומדים וכימיה מקומית של חרקים.
החילוץ- הוא ירידה במוליכות התרמית, יכולת לחץ נמוכה יותר ותכנון מכני מורכב יותר. עם זאת, ביישומים שבהם אמינות קורוזיה חשובה יותר מיעילות תרמית, PTFE מספק פתרון אפס סיכון אמיתי להגנה מפני קורוזיה.
ההגנה הטובה ביותר בהנדסת קורוזיה היא לא ציפוי -מרפא את עצמו טוב יותר, אלא חומר שאינו זקוק לו.
