Hvordan er sprekkkorrosjonsmotstanden til et superdupleks rustfritt stål sammenlignet med PTFE i sjøvann?

Varmevekslere for saltvannskjøling er laget av både superdupleks rustfritt stål og PTFE, men de beskytter seg selv på fundamentalt forskjellige måter. Super dupleks er avhengig av et tynt passivt oksidbelegg som lokalt kan brytes ned i en sprekk. PTFE er ikke i stand til å spalte korrodere kjemisk, og har verken oksidfilm eller metallisk struktur.

Dette er spesielt viktig i varmt sjøvannssystemer hvor stillestående soner, avleiringer og tette mekaniske skjøter er uunngåelige. I den nåværende tekniske diskusjonen av super dupleks versus PTFE spaltekorrosjonssjøvann, er det ikke et spørsmål om å sammenligne to materialer, men to totalt forskjellige korrosjonsatferd.

Hvorfor sprekkkorrosjon er viktig for sjøvannssystemer
Sjøvann er en av de mest fiendtlige industrielle væskene som forekommer i naturen. Den høye konsentrasjonen av klorid, oppløst oksygen, biologisk aktivitet og ledningsevne gir perfekte forhold for lokal korrosjon.

Spalter finnes vanligvis i kjølesystemer på:

Rør til rørplate skjøter

Pakningsgrensesnitt

Begroingsfilmer og avleiringer

Flensflate

Festegrensesnitt

Stillestående områder med lav-strøm

Selv materialer med god generell korrosjonsbestandighet kan svikte raskt i disse begrensede geometriene.

Korrosjonsbestandighet av Super Duplex rustfritt stål
Superdupleks rustfritt stål som 2507 er avhengig av et krom-rikt passivt oksidbelegg som vokser naturlig på metalloverflaten for å gi korrosjonsbestandighet.

Dette passive laget er en liten barriere mellom legeringen og det marine miljøet. Filmen er selv-helbredt under de vanlige strømningsforholdene der en liten skade blir introdusert.

Beskyttelsen forsterkes av flere legeringselementer:

Krom forsterker passivering

Molybden forbedrer motstanden mot pitting

Den passive filmen stabiliseres av nitrogen.

Nikkel hjelper tosidig fasebalanse

Derfor er disse legeringene spesielt godt egnet for en rekke marine applikasjoner sammenlignet med tradisjonelle rustfrie stål.

Ulempen med Super Duplex: Spaltkorrosjon
Super dupleks rustfritt stål har stor bulk-korrosjonsbestandighet, men er utsatt for lokaliserte sprekker under visse forhold.

Oksygensulting i sprekken
Oppløst oksygen tømmes raskt i et smalt stasjonært gap. Etterfyllingen av oksygen er begrenset, og derfor kan det passive oksidbelegget ikke opprettholde seg selv effektivt.

Når den passive filmen er ødelagt:

Kloridioner konsentreres i sprekken

Økt lokal surhet

Metalloppløsningen øker hastigheten

Korrosjon er selv-akselererende.

Den begrensede formen gir et effektivt kjemisk aggressivt mikro-miljø, isolert fra det omkringliggende sjøvannet.

Kritisk sprekktemperatur
For super duplex 2507 i sjøvann er den kritiske spaltetemperaturen vanligvis rundt 35 grader til 40 grader.

Når denne terskelen er overskredet, er sannsynligheten for passiv filmdesintegrasjon mye høyere, spesielt under stillestående eller lavflytende forhold.

Dette temperaturområdet overskrides ofte under drift av varme marine kjølesystemer:

Tropiske farvann, sjøservice.

Kondensator går, varm

Utstyrsstatus: stasjonær

Tilsmusset varmevekslerdrift

Opplagshendelser Dårlig

Når den påbegynnes, kan sprekkkorrosjon forplante seg raskt selv med god korrosjonsbestandighet for legeringen.

PTFE og dets fundamentalt forskjellige oppførsel mot korrosjon
PTFE går en helt annen vei til saltvannsmotstand.

Super duplex fører en elektrokjemisk krig. PTFE vil bare ikke delta.

PTFE er en fullstendig fluorert polymer uten metallgitter, ingen korngrenser og uten elektrokjemisk potensial. PTFE er ugjennomtrengelig for denne feilmekanismen fordi sprekkkorrosjon er en elektrokjemisk prosess.

Hvorfor PTFE ikke kan lide av sprekkkorrosjon
PTFE er i seg selv resistent av følgende grunner:

Ingen brudd på passiv oksidfilm

Det skapes ikke noe galvanisk potensial

Ingen elektrokjemisk reaksjon er forårsaket av klorid

Ingen lokalisert anodisk oppløsning"

PTFE er kjemisk stabil i stillestående hav, i oksygen-utarmede soner eller under avsetninger.

Denne immuniteten er ubetinget, ikke betinget.

Temperaturoppførsel i sjøvann
PTFE har meget god kjemikaliebestandighet i sjøvann ved høy temperatur.

PTFE er vurdert for kontinuerlig vannservice for en typisk opp til ca.

Driftstemperatur kontinuerlig 110 grader

Dette området er betydelig høyere enn driftsparametrene til de fleste sjøvannskjølesystemer.

Tvert imot blir korrosjonsytelsen til superdupleks mer følsom når saltvannstemperaturen når eller overstiger den kritiske spaltetemperaturen.

De dårlige nyhetene på PTFE
Selv om PTFE er fullstendig motstandsdyktig mot sprekkkorrosjon, er det tekniske avveininger- forbundet med bruken.

Redusert termisk ledningsevne
PTFE er en dårlig varmeleder sammenlignet med metallegeringer.

Typiske verdier for termisk ledningsevne:

Materiale Omtrentlig termisk ledningsevne (W/mK)
Super dupleks rustfritt stål ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
Dette betydelige avviket reduserer effektiviteten til varmetransport og kan nødvendiggjøre:

Vekslere med økt overflateareal

Tynnere veggdeler

Andre geometrier for vekslere

Lavtrykks-evne
Den mekaniske styrken til PTFE er mye lavere enn superdupleksstål.

Så:

Reduserte trykkklassifiseringer

Strukturell støtte er mer avgjørende

Krypeatferd må tas i betraktning

Vakuumapplikasjoner kan trenge forsterkning

Stabilitet av dimensjon
Den termiske utvidelsen av PTFE er mye større enn for metaller, derfor må utformingen av veksleren og rørene vurderes nøye.

Hvor PTFE har en stor pålitelighetsfordel
I mange marine systemer er det nesten umulig å eliminere alle hull.

For eksempel:

Rørbunter

Pakningskjøt

Begroing utsatte vekslere

Biofilm akkumuleringssteder

Standby-gir i posisjon

I disse innstillingene er pålitelighetsmodellen for PTFE fundamentalt forskjellig, siden det ikke er noen lokalisert korrosjonsmekanisme å starte.

Dette attributtet kan være spesielt nyttig i:

Offshore kjølesystemer

Salt-fjerningsanlegg

Marin kjemisk prosessering

Kondensatorer varmer sjøvann

Kjølekretser sparer

I applikasjoner der inspeksjonstilgangen er begrenset eller konsekvensene av feil er alvorlige, kan ulempene med PTFE når det gjelder termiske og mekaniske egenskaper utlignes ved å eliminere korrosjonsmekanismen helt.

Super Duplex vs PTFE for sjøvannsservice
Forskjellen mellom de to materialene kan tydeligere sees på deres dominerende feilmoduser.

Eiendom Super Duplex 2507 PTFE
Passiv oksidbeskyttelse. Korrosjonsmekanisme. Kjemisk inert
Sannsynlighet for sprekkkorrosjon Ingen Mulig over 35-40 grader
Termisk ledningsevne Høy Svært lav
Trykkevne God Begrenset
Mekanisk styrke Høy Middels
Elektrokjemisk aktivitet Ja Nei
Vannstrøm i kontinuerlig Flott med grenser Opp til ~110 grader
Denne sammenligningen er et godt eksempel på grunnen til at super dupleks vs PTFE sprekker korrosjon sjøvann evalueringer er så avhengige av driftsprioritetene til systemet.

Konklusjon
PTFE er en grunnleggende mer holdbar løsning mot sprekkkorrosjon enn til og med førsteklasses superdupleks rustfritt stål for sjøvannsvarmevekslere og kjølesystemer der stillestående sprekker ikke kan fjernes helt. Legeringer som 2507 super duplex tilbyr utmerket korrosjonsbestandighet i ulike marine miljøer, men deres beskyttelse avhenger av vedlikeholdet av en skjør passiv oksidfilm som lokalt kan brytes ned i sprekker som mangler oksygen over ca. 35 grader til 40 grader.

PTFE har derimot ingen elektrokjemisk korrosjonsprosess i det hele tatt. Det er en fullstendig fluorert polymer som motstår kloridangrep, stillestående sjøvann og lokalisert sprekkkjemi.

Avveiningen- er redusert termisk ledningsevne, lavere trykkevne og mer kompleks mekanisk design. Men i applikasjoner hvor korrosjonspålitelighet er viktigere enn termisk effektivitet, gir PTFE en reell nullrisikoløsning for sprekkkorrosjonsbeskyttelse.

Den beste beskyttelsen innen korrosjonsteknikk er ikke et bedre selvhelbredende-belegg, men et materiale som ikke trenger det.