Hvordan endrer tilstedeværelsen av en gummiforing på tankveggen den galvaniske korrosjonsrisikoen for en ubundet titanvarmer i samme elektrolytt?

Og for en prosessingeniør som setter en el-dyppe av titan i en ståltank med gummifôr, er risikoen for galvanisk korrosjon veldig annerledes enn om tanken var uforet stål. Titanvarmeren er galvanisk koblet til en enorm overflate av karbonstål i en uforet ståltank. Stålet (anode) er korrodert og beskytter fortrinnsvis titanet (katoden). Veggen på ståltanken korroderer, men titanvarmeren blir ikke korrodert. Isolatorgummien i en gummi-foret tank isolerte stålet elektrisk fra elektrolytten. Det er nå ikke noe stort katodisk område for titanvarmeren å koble til. Men hvis det er en mindre defekt i gummiforingen (et nålhull, riper eller et skadet område), dannes det et svært skadelig galvanisk par, der en svært liten mengde eksponert stål (anode) kobles til et veldig stort område av titan (katode). Den galvaniske strømmen konsentrerer seg om den lille stålfeilen og forårsaker raske dype groper i ståltankveggen under gummien som utløser foringsavløsning og tankfeil. Tanken svikter, men selve titanvarmeren er uskadd.

Mekanismen for galvanisk korrosjon i gummi-forede tanker
Gummiforing. Gummiforingen til en gummibelagt tank isolerer stålsubstratet elektrisk fra elektrolytten. Titanvarmeren er elektrisk isolert fra stålet når den er nedsenket. Ingen galvanisk strøm vil passere, og titanet og stålet (dekket av uskadet gummi) vil ikke korrodere. Men hvis gummiforingen er defekt (nålehull, kutt eller skadet område), fungerer det eksponerte stålet som en liten anode. Den enorme titanvarmeren (og alle andre fuktede metalloverflater) er en gigantisk katode. Forholdet mellom katodisk areal og anodisk areal kan være større enn 1000:1. Den galvaniske strømmen er fokusert på den lille stålfeilen, noe som resulterer i en strømtetthet på 1 til 10 mA/cm2 ved feilen. Den høye strømtettheten løser raskt opp stålet, og skaper en dyp grøft som underskjærer gummiforingen. Gummien mister grepet, kan løsne og eksponere mer stål og dermed øke svikt. Siden titanvarmeren selv er katoden, er den beskyttet og er ikke skadet.

Kvantifisere den galvaniske strømtettheten ved defekter i gummiforinger
Titaniumvarmeroverflateareal (cm2) Gummidefektareal (cm2) Katode/anodearealforhold Galvanisk strøm (μA) Strømtetthet ved defekt (mA/cm2) Perforeringstid 6 mm ståltankvegg (år) 1,000 10 (stor defekt) 100:000 0.1 5-10 1},{hull) 1000:1 1,000 1.0 0.5-1 1,000 0.1 (liten ripe) 10.000:1 1,000 10 0.05-0.1 (uker til måneder) 2,000 0.1 20,000:1 2,000 20 0.03-0.05 (måneder) 5,000 0.1 50,000:1 5,000 50 < 1 måned 10,000 0.1 100,000:1 10,000 100 < 2 uker
A Scenario on the Installation of Titanium Heaters in Rubber-Fôrede tanker: En guide
Tilstanden til tankforingsvarmeren Elektrisk limingGalvanisk risiko Anbefalt handling
Gummi er OK, ingen feil. Varmer separert (ikke limt) Veldig lav (ingen krets) OK. Årlig foring av monitor.
Ingen feil, gummi intakt Varmer knyttet til stål (jord) Lav (ingen berøring av stål av elektrolytt) Valgfritt, men anbefalt.
små nålehull (< 1 mm2) in rubberHeater isolated High (localized pitting of steel)Fix pinholes. The heater is isolated by nylon bushings.
Nålestikk hull i gummi Stålbundet varmeapparat Lavt (titan og stål på likt potensial) Bonding er utjevning av potensial og fjerner galvanisk par.
Gummi stort skadet område Varmeapparat isolert Svært høyt (stort ståleksponert område) Eliminer varmeren eller fikser foringen umiddelbart.
Alder på gummiforing > 10 år (ukjente feil)Varmeisolert Ukjent (kanskje stor)Gjør en gnisttest på foringen. Varmeovn isolasjon.
Enhver tank med gummifôr og katodisk beskyttelse Varmeisolert Lav (CP beskytter stål) OK. Sjekk at CP-systemet fungerer.
Tekniske løsninger for å redusere galvanisk risiko
Tre alternativer er tilgjengelige for å forhindre faren for galvanisk korrosjon av fôrdefekter når en titaniumvarmer skal installeres i en gummi-foret tank. I det første alternativet er titanvarmeren elektrisk koblet til ståltankveggen (for eksempel med en kobbertråd festet til en ubelagt beslag). Hvis titan og stål er på samme potensial, er den galvaniske strømmen null selv om gummiforingen har feil. Stålet er beskyttet av det enorme katodiske området av titan (katodisk beskyttelse). Den andre metoden er å feste en offeranode (sink eller aluminium) til titanvarmeren. Ved enhver foringsfeil korroderer anoden, ikke stålet. Den tredje metoden er å gnisteste gummiforingen før du installerer varmeren, for å finne og utbedre alle feil. Pinholes oppdages av en høyspenningsgnisttester (5-15 kV) som lukker en krets til stålsubstratet. Hvis en feil blir identifisert, korrigeres den med en gummiplaster.

Konklusjon: Varmeelement-isolert gummi-forede tanker skaper høy galvanisk risiko ved foringsdefekter
Tilsetningen av en gummifôr i en tankvegg endrer fullstendig den galvaniske korrosjonsrisikoen for en ubundet titanvarmer. Det store stålområdet er offeranoden for å beskytte titanvarmeren i en uforet ståltank. Stålet er elektrisk isolert fra elektrolytten i en gummi-foret tank. Når gummiforingen er defekt (nålehull, slitasje eller skade) dannes det et ekstremt skadelig galvanisk par: en veldig liten stålanode paret med en veldig stor titankatode. Den galvaniske strømtettheten ved feilen kan nærme seg 1-100 mA/cm², og perforere en 6 mm ståltankvegg i løpet av uker til måneder. Selve titanvarmeren er i orden, men tanken går i stykker. For å unngå denne feilmåten bør titanvarmere i gummi-forede tanker kobles elektrisk til ståltankveggen for å utjevne potensialene og eliminere det galvaniske paret. For eksempel, å bestille en titaniumvarmer for en gummibelagt tank, spørre om elektrisk bindeutstyr og gnisttesting av foringen bidrar til å sikre at galvanisk korrosjon ved foringsfeil ikke forårsaker for tidlig tanksvikt.