Morská voda predstavuje jedno z najagresívnejších prírodných prostredí pre kovové materiály. S typickou koncentráciou chloridov okolo 19 000 ppm, spolu s rozpusteným kyslíkom, biologickou aktivitou a premenlivými teplotnými podmienkami predstavuje morská voda vážnu koróznu výzvu pre elektrické vykurovacie rúrky.
Nerezová oceľ 316 sa často zvažuje pre námorné a pobrežné aplikácie kvôli jej lepšej odolnosti voči jamkovej korózii v porovnaní s nehrdzavejúcou oceľou 304. Pridanie molybdénu zvyšuje pasívnu stabilitu filmu a odďaľuje útok-indukovaný chloridmi. Výkon nehrdzavejúcej ocele 316 v aplikáciách na ohrev morskej vody však do značnej miery závisí od teploty, prietokových podmienok a mechanického namáhania.
Pochopenie, či je 316 vhodný na ohrev morskej vody, si vyžaduje vyhodnotenie jeho koróznych limitov a špecifického prevádzkového prostredia.
Chloridom-indukovaná jamka v morskej vode
Vysoká koncentrácia chloridov v morskej vode približuje nehrdzavejúcu oceľ 316 k jej prahu odolnosti proti korózii. Zatiaľ čo 316 dokáže odolávať nízkym až stredným hladinám chloridov v priemyselných vodných systémoch, morská voda v plnej sile -výrazne zvyšuje riziko lokalizovanej korózie.
Pitting je najbežnejším mechanizmom zlyhania v prostredí s morskou vodou. Vysoký obsah chloridov môže destabilizovať pasívnu oxidovú vrstvu, najmä pri zvýšenej teplote. Akonáhle sa jama iniciuje, miestna chémia vo vnútri jamy sa stáva kyslejšou a bohatšou na chlorid{2}}, čím sa urýchľuje rozpúšťanie kovu.
V nevyhrievaných morských štruktúrach môže nehrdzavejúca oceľ 316 fungovať pomerne dobre v tečúcej morskej vode. V aplikáciách vykurovania však zvýšená povrchová teplota plášťa zosilňuje kinetiku korózie a znižuje pasívnu stabilitu filmu. To výrazne zužuje bezpečné prevádzkové okno.
Pri nepretržitom ponorení do zohriatej morskej vody sa riziko jamkovej jamky stáva značným.
Vplyv teploty na rýchlosť korózie
Teplota je kritickou premennou v systémoch ohrevu morskej vody. Elektrické vykurovacie rúrky pracujú s povrchovou teplotou plášťa nad teplotou vody v objeme, niekedy výrazne vyššou v závislosti od hustoty wattu a účinnosti prenosu tepla.
So zvyšujúcou sa teplotou klesá odolnosť nehrdzavejúcej ocele 316 proti jamkovej korózii. Dokonca aj mierne zvýšenie teploty môže urýchliť rozpad pasívneho filmu v prostredí s vysokým-chloridom.
V mnohých prípadoch môže nehrdzavejúca oceľ 316 tolerovať okolitú-teplotu morskej vody, ale pri použití ako aktívneho vykurovacieho telesa sa stáva zraniteľnou. Kombinácia vysokej koncentrácie chloridov a zvýšenej teploty povrchu kovu vytvára podmienky, ktoré sú veľmi priaznivé pre lokalizovaný útok.
Preto je pri zvažovaní 316 na ohrev morskej vody nevyhnutná regulácia teploty a konzervatívna hustota wattov.
Podmienky prúdenia a dynamika kyslíka
Morská voda je zvyčajne bohatá na kyslík-, čo podporuje tvorbu pasívneho filmu. Nerovnomerná distribúcia kyslíka však môže podporovať rôzne prevzdušňovacie bunky, najmä v stagnujúcich zónach.
Tečúca morská voda pomáha odvádzať teplo a udržiavať rovnomerné chemické podmienky okolo povrchu ohrievača. Naopak, stagnujúca alebo slabo cirkulujúca morská voda zvyšuje pravdepodobnosť lokalizovanej korózie.
V aplikáciách vykurovania nádrží môže nedostatočná cirkulácia vytvárať horúce miesta, kde sa koncentrácia chloridov a teplota kombinujú, aby sa urýchlila tvorba jamiek. Správna konštrukcia systému musí zabezpečiť dostatočný pohyb tekutiny okolo vykurovacej trubice.
Úvahy o praskaní v dôsledku korózie
Okrem jamkovej korózie sa vo vyhrievaných prostrediach s morskou vodou stáva problémom chloridové korózne praskanie (SCC). Zvýšená teplota a ťahové napätie zvyšujú náchylnosť.
Zvyškové napätia z výroby alebo inštalácie sa môžu kombinovať s tepelným rozťažným namáhaním počas prevádzky. V plnej-morskej vode pri zvýšenej teplote je nehrdzavejúca oceľ 316 náchylná na praskanie pri zaťažení ťahom.
Aj keď sa SCC vyskytuje menej často ako jamky v systémoch vykurovania morskou vodou, nemožno ho ignorovať pri dlhodobých{0}}inštaláciách.
Porovnanie s alternatívnymi materiálmi
Pri hodnotení aplikácií na ohrev morskej vody je dôležité porovnať nehrdzavejúcu oceľ 316 s alternatívnymi materiálmi.
Duplexné nehrdzavejúce ocele ponúkajú zlepšenú odolnosť proti chloridovej jamkovej korózii a koróznemu praskaniu pod napätím. Titán poskytuje výnimočnú odolnosť proti korózii v morskej vode a zachováva pasívnu stabilitu filmu aj pri zvýšenej teplote.
Hoci sú tieto materiály drahšie, ich predĺžená životnosť v agresívnom morskom prostredí môže odôvodniť investíciu.
Pre aplikácie zahŕňajúce nepretržitý ohrev v plnej-morskej vode sa titán všeobecne považuje za spoľahlivejší ako 316.
Kedy môže byť 316 prijateľné
Nerezová oceľ 316 môže byť stále vhodná v určitých aplikáciách súvisiacich s morskou vodou-za kontrolovaných podmienok:
Zriedená alebo čiastočne odsolená morská voda
Radšej prerušované zahrievanie ako nepretržitá prevádzka
Mierne teplotné úrovne s konzervatívnou hustotou wattov
Dobre-obehové systémy bez stagnácie
Obmedzené trvanie expozície
V takýchto prípadoch môže 316 poskytnúť prijateľný výkon pri nižších nákladoch v porovnaní s titánom alebo alternatívami z vysoko{1}}zliatiny.
Záver: Hraničný, ale podmienený výkon
Nerezová oceľ 316 môže fungovať v prostredí s morskou vodou, ale jej použitie ako vykurovacieho prvku predstavuje dodatočné riziko korózie v dôsledku zvýšenej povrchovej teploty.
V okolitej alebo mierne ohriatej morskej vode môže poskytnúť strednú životnosť. V sústavách nepretržitého ohrevu morskej vody pri vysokej teplote- sa výrazne zvyšuje riziko jamkovej korózie a praskania koróziou.
Úspešné použitie 316 v aplikáciách ohrevu morskej vody závisí od prísnej kontroly teploty, prietoku a trvania expozície. Tam, kde nie je možné zmierniť agresívne podmienky, ponúkajú vyššie-zliatinové materiály alebo titán z dlhodobého hľadiska bezpečnejšie-riešenie.
Nehrdzavejúca oceľ 316 v konečnom dôsledku pôsobí v blízkosti svojej hranice odolnosti voči korózii v aplikáciách ohrevu morskej vody. Inžinierske rozhodnutia by mali odrážať toto úzke rozpätie.
