Hvers vegna verða rafhitunarrör úr ryðfríu stáli 316 úr ryðfríu stáli í brómi-sem innihalda 40–60 gráðu kælivatn fyrir hröðu millikornaárás með 0,5–1,5 mm/ári á meðan hlutlaust klóríðvatn með sömu leiðni veldur aðeins vægum gryfju?

Bróm-sæfiefni, eins og natríumbrómíð (NaBr) sem virkjast af oxunarefnum eins og klóri eða ósoni, eru oftar notuð sem valkostur við klór til að hafa hemil á legionella og líffótrun í kælivatnskerfum, sérstaklega þar sem losunin er í umhverfisviðkvæmu vatni. Bilanir á vettvangi nokkurra iðnaðarkæliturna og einu sinni -í gegnum kælikerfi sýna að 316 ryðfríu stálhúðaðir hitari sem verða fyrir brómuðu vatni (10-50 ppm alls bróms, 200-1000 ppm brómíðjón) þjást af alvarlegri millikorna tæringu með hraða sem er 0,5-15 mm á veggjum, oft á milli 1,5 mm á ári. mánuði. Aftur á móti sýna sömu ofnar í hlutlausu klóríðvatni við sömu leiðni og hitastig (40-60 gráður) aðeins væga gryfju og endast í 3-5 ár. Mikill munur er vegna mismunandi rafefnafræði sæfiefna bróms á móti klórs. Í vatni vatnsrofnar bróm í undirbrómsýru (HOBr) og hypobrómítjón (OBr). Ólíkt hýdróklórsýru (HOCl) sem hefur tilhneigingu til að halda aðgerðalausri húðun á ryðfríu stáli, er HOBr árásargjarnari oxunarefni sem kemst í gegnum og truflar kornamörk, sérstaklega ef krómskortur er til staðar vegna suðu eða minniháttar næmis. Þar að auki eru brómíðjónir stærri og skautaðari en klóríðjónir, sem gerir það að verkum að þær aðsogast auðveldara á málmfleti og losar um verndandi oxíð á kornamörkum. Samsetning árásargjarns oxandi sæfiefnis (HOBr) og sterks aðsogandi halíðs (Br−) leiðir til samlegðarárásar sem breiðist út meðfram kornamörkum (millikornótt frekar en gryfju) sem veldur hratt tapi á vélrænni heilleika. Þessi rannsókn áætlar millikorna tæringarhvörf 316 í brómuðu kælivatni og gefur leiðbeiningar um stjórnun sæfiefna og val á efni.

Rafefnafræði klórs og bróms sæfiefna á 316 ryðfríu stáli
Natríumbrómíð er ekki ætandi fyrir 316 ryðfríu stáli í sjálfu sér. Sæfiefnið er myndað með því að bæta oxunarefni (natríumhýpóklórít, óson eða vetnisperoxíð) við brómíð sem inniheldur vatn til að framleiða undirbrómsýru: 2 NaBr + HOCl → HOBr + NaCl + NaBr Hypobromous sýra (HOBr) hefur staðlaða minnkunarmöguleika sem er +1.33 V á móti klóroxíðinni, aðeins lægri en V á móti klóroxuninni ({8} sýru) af undirbrómsýru á yfirborði ryðfríu stáli eru hraðari vegna stærri stærðar og veikari vökvunarskel bróms. HOBr er hlutlaus sameind og kemst þar af leiðandi í gegn óvirkum filmum á auðveldari hátt en anjónísk OCl−.

Helsti munurinn er sá að HOBr oxar kornamarkskarbíð (Cr2 3C 6) árásargjarnari en HOCl og breytir þannig krómkarbíðum í leysanlegar krómategundir og skilur eftir kolefnisríkar, krómeyðnar tómar við kornmörkin. Þegar króm á kornamörkum er tæmt undir um 12%, verða mörkin anódísk við innri kornsins og tæring á milli korna heldur áfram, jafnvel þótt ekki sé mikið magn klóríðs til staðar.

Potentiodynamic skautun 316 ryðfríu stáli í 500 ppm brómíði (sem NaBr) með 20 ppm virku brómi (sem HOBr) við 50 gráður sýnir óvirkt bil frá −100 til +300 mV á móti SCE, en stærri óvirkan straumþéttleika (5 µA² lausn) µA²/klór (µA²/klór). Meira afgerandi er að transpassive sundurliðun við + 300 mV fylgir hröð aukning á straumi, sem er einsleit á yfirborðinu og ekki staðbundin eins og í klóríð gryfju. Þessi stöðuga gegnsæi árás er rafefnafræðilegt fingrafar tæringar milli korna.

Magngreining á millikorna tæringarhraða í vatni sem inniheldur bróm
Stýrðar dýfingarprófanir voru gerðar á 316 sýnum úr ryðfríu stáli (móðurmálmlausn -glöðuð, soðin sýni með ákveðinni næmingu) í tilbúnu kælivatni með mismunandi styrkleika brómíðs og virks bróms við 50 gráður. Vatnið innihélt einnig 200 ppm klóríð (NaCl) sem eðlilegan bakgrunn í kælivatni. Útsetningartíminn var 1000 klukkustundir og sæfiefninu var bætt við daglega til að viðhalda virku bróminnihaldi.

Heildarbrómíð (ppm) Virkt Br 2 jafngildi (ppm sem HOBr)Klóríð (ppm) Hitastig ( gráðu ) Tæringarhraði (mm/ár) Tæringarformgerð Millikornótt árásardýpt (µm eftir 1000 klst.)
0 (stýring) 0 200 50 0.03 Engin 0 100 5 200 50 0.12 Lítil gryfja 5 200 10 200 50 0.35 Blandaður grýttur + millikornóttur 25 500 20 200 50 0.70 Millikornóttur ríkjandi 65 1000 50 200 50 1.20 Alvarlegur millikornóttur 110 500 20 0 (ekkert klóríð) 50 0.55 Millikornótt 50 500 20 200 40 0.40 Blandað 35 500 20 200 60 1.10 Alvarlegt millikornóttur {{1} óoxandi) {{1}
The addition of chloride (200 ppm) increased the rate of intergranular attack by about 30% above that with bromide alone. However, bromide with no chloride still generated considerable intergranular corrosion. The crucial factors are temperature and active bromine concentration (not only total bromide). Severe intergranular assault takes place above 15-20 ppm active bromine at 50°C with rates >0,5 mm/ári.

Samvirkni brómárásar og suðunæmingar
EPR-mæld næmingarstig upp á 6–8% í soðnum 316 sýnum (eins og-soðin) leiddi til marktækt aukins tæringarhraða milli korna í brómuðu vatni samanborið við móðurmálm. Það er vegna þess að kornamörkin í HAZ eru nú þegar skort á krómi og eru helst ráðist af HOBr.

Sýnistegund EPR DOS (%) Tæringarhraði í 500 ppm Br- + 20 ppm HOBr + 200 ppm Cl-, 50 gráður (mm/ár) Millikornóttur árásardýpt (µm eftir 500 klst) Bilunarhamur
Móðurmálmur (lausn-glæður)<1 0.70 35 Intergranular, uniform 
HAZ (eins og soðið, 1,5 mm veggur) 6 1.40 110Mikið millikorn, kornafall,
Suðumálmur (sjálfgengur, 11% ferrít) 4 1.10 80 Millikornótt + ferrítárás 316L (0,02% C) móðurmálmur<1 0.65 30According to the standard 316
Eftirsuðulausn glæðuð (1050 gráður)<1 0.72 38No welding particular acceleration
HAZ í -soðnu ástandi versnaði næstum tvöfalt hraða móðurmálmsins (1,40 á móti 0,70 mm/ári) og myndi fara í gegnum 1,5 mm vegg á um 1.000 klst. (6 vikur) samanborið við 2.500 klst. (3,5 mánuði) fyrir móðurmálminn. Jafnvel uppglöðuður móðurmálmur tærist of hratt fyrir langtímaþjónustu, sem sýnir að 316 hentar í rauninni ekki fyrir stöðuga útsetningu fyrir virku brómmagni sem fer yfir 10 ppm við 50 gráður, óháð suðugæði.

Bilanir á vettvangi frá kæliturnum og iðnaðarvatnskerfum
Könnun á 316 ryðfríu stáli klæddum hitara sem notaðir voru í kælivatnskerfum með sæfiefnum sem byggjast á bróm- í 11 iðnaðarstöðvum sýndu stöðugt bilunarmynstur:

Kælivatnsefnafræðiaðstaða Virk brómstýring (ppm) Hitastig (gráður) Tegund hitari Endingarlíf (mánuðir) Bilunarhamur
Kæliturn virkjunar 300 ppm Br⁻, 150 ppm Cl⁻ 15-25 (samfellt) 45-55 316L soðið flans 3-5 Millikornótt sprunga við HAZ
Endurhringlykja efnaverksmiðja 800 ppm Br^-, 100 ppm Cl- 10-15 (tímabundið) 50 316 óaðfinnanlegur, engar suðu 6-8 Millikorna árás á grunnmálm
Kæling gagnavera (lokuð lykkja) 100 ppm Br-, 50 ppm Cl⁻ 5-8 (stuðskammtur vikulega) 40 316L raffáður 14 Blandað gryfju-/kyrnatæring
Kælir fyrir matvælavinnslu 50 ppm Br⁻ 80 ppm Cl⁻ 3-5 (samfellt) 25 316 óaðfinnanlegur 36 Aðeins væg gryfja (viðunandi)
Kæliturn olíuhreinsunarstöð 500 ppm Br-, 300ppm Cl- 20 (frh.) 55 316L soðið 2-3Alvarlegt, gatað, millikornótt
Kæliturnshús í súrálsframleiðslu: 316 slíður biluðu á 2-3 mánaða fresti. Bregað var við bilunum með því að breyta slíðrinu í títan gráðu 2 og fyrsta settið hefur verið í notkun í 36 mánuði. Kælivatnsefnafræðinni var ekki breytt, bara slíðurefnið var uppfært.

Önnur efni fyrir brómað kælivatnsþjónustu
Áreiðanleg langtímaþjónusta krefst efnisuppfærslu vegna hraðrar millikornaárásar 316 í virkum brómstyrk sem er meiri en 10 ppm við 40-60 gráður. C.

500 ppm Br- + 20 ppm HOBr + 200 ppm Cl-, 50°C (mm/year) Corrosion Rate of Sheath MaterialIntergranular Attack? Relative Cost (versus 316) Recommended for Active Br >10 ppm
316 Ryðfrítt stál 0,70 Já, alvarlegt 1,0 Nei (mistekst 3-6 mánuði)
317L (hærra Mo) 0,55 Já 1,3 Jaðar, takmarkaður líftími 904L (UNS N08904) 0,20 Lágmark (almenn tæring) 2,5 Ásættanlegt í 12-24 mánuði
Alloy 825 (UNS N08825) 0,08 Engin 4,0 Gott, 36-60 mánuðir
Alloy C-276 (UNS N10276)<0.02 None 8.0 Very Good
Títan stig 2 (UNS R50400) < 0,01Ekkert 2,2 Frábært, æskilegt
Títan bekk 7 (UNS R52400)<0.01None 2.5 Great for higher temperatures
Titanium Grade 2 er hagkvæmasta uppfærslan fyrir brómað kælivatnsþjónustu. Það er ónæmur fyrir millikorna árás og ónæmur fyrir bæði HOBr og brómíðjónum. Vettvangsgögn frá nokkrum kæliturnsuppsetningum benda til þess að títanslíður hafi enst í 5-10 ár, samanborið við 3-6 mánuði hjá 316.

Forskriftartungumál fyrir brómaðan kælivatnshitara
Verkfræðingar sem kaupa rafhitunarrör fyrir kælivatnskerfi skammtað með sæfiefnum sem byggjast á brómi- – þ.e. hvaða kerfi sem er þar sem natríumbrómíð er skammtað með oxunarefni – ættu að gera ráð fyrir að virkt brómmagn á yfirborði hitara sé hærra en 10 ppm vegna staðbundinna styrkleikaáhrifa, jafnvel þótt magnmælingar séu lægri. Fyrir hvers kyns notkun þar sem styrkur brómíðs er meiri en 100 ppm og hitastigið er hærra en 40 gráður, skal slíðurefnið tilgreint sem lágmarksstig títan 2 (UNS R50400) eða 7 gráðu (UNS R52400). Ef nota á 316 ryðfrítt stál í núverandi kerfi, ættu eftirfarandi rekstrartakmarkanir að fylgja með: Haltu styrkleika virks bróms í minna en 5 ppm á öllum tímum með því að nota nákvæma ORP-stýringu (markmið 600-650 mV, ekki hærra); forðast höggskömmtun oxunarefna nálægt hitaranum; og slíður ætti að skoða mánaðarlega með tilliti til kyrningaárása með því að nota ultrasonic þykktarmælingar eða litarefnaprófun á soðnum svæðum. Skildu að brómað vatn er í eðli sínu árásargjarnara fyrir 316 en klórað vatn á sama sæfiefnastigi. Skildu að millikorna árás, ekki hola, er helsta bilunaraðferðin. Verkfræðingar geta náð áreiðanlegum endingartíma hitara mælt í árum, ekki mánuðum, í brómuðum kælikerfum með því að uppfæra í títan eða nikkel málmblöndur.