Izšķīdušais skābeklis ir bieži aizmirsts, bet ļoti ietekmīgs faktors 316 nerūsējošā tērauda apkures cauruļu korozijas uzvedībā. Rūpnieciskajās ūdens sistēmās skābeklis gandrīz vienmēr atrodas zināmā mērā neatkarīgi no tā, vai tas tiek ievadīts ar papildu ūdeni, gaisa iekļūšanu vai sistēmas noplūdi.
Atšķirībā no hlorīda koncentrācijas vai pH, izšķīdušā skābekļa ietekme nav tikai negatīva. Skābeklim ir divējāda loma: tas ir būtisks pasīvās oksīda plēves uzturēšanai, kas aizsargā nerūsējošo tēraudu, taču tas var arī piedalīties elektroķīmiskās reakcijās, kas noteiktos apstākļos paātrina koroziju.
Apsildāmās sistēmās, kur pastāv temperatūras gradienti un plūsmas svārstības, izšķīdušā skābekļa ietekme kļūst vēl sarežģītāka. Izpratne par šo līdzsvaru ir ļoti svarīga, lai prognozētu ilgtermiņa{1}}izturību.
Skābekļa un pasīvās plēves reģenerācija
316 nerūsējošā tērauda izturība pret koroziju ir atkarīga no plānas, ar hromu -bagātas oksīda plēves. Šī pasīvā plēve veidojas dabiski, hromam reaģējot ar skābekli vidē.
Ja nav pietiekami daudz skābekļa, pasīvā plēve nevar efektīvi atjaunoties, ja tā ir bojāta. Skābekļa -deficīta vidē nerūsējošais tērauds var mainīties uz aktīvu koroziju, īpaši, ja tajā ir agresīvi joni, piemēram, hlorīdi.
Labi{0}}gāzētās ūdens sistēmās ar stabilu ķīmisko sastāvu izšķīdušais skābeklis atbalsta pasīvo plēves uzturēšanu. Nelieli mehāniski bojājumi vai lokāli traucējumi var paši-laboties, jo skābeklis atkārtoti oksidē virsmu.
Tādējādi mērena un vienmērīga skābekļa klātbūtne ir labvēlīga izturībai pret koroziju.
Elektroķīmiskās reakcijas un katoda aktivitāte
Lai gan skābeklis atbalsta pasivāciju, tas piedalās arī katoda reakcijās korozijas procesu laikā.
Elektroķīmiskās korozijas šūnās skābekļa samazināšana parasti notiek katoda vietās. Tāpēc izšķīdušā skābekļa klātbūtne var paātrināt metāla anodisko šķīšanu lokalizētajos vājajos punktos.
Vienādā vidē šis efekts var būt ierobežots. Tomēr, ja to apvieno ar hlorīda joniem un paaugstinātu temperatūru, skābeklis var pastiprināt lokalizētas korozijas reakcijas, tiklīdz notiek pasīvā plēves sadalīšanās.
Tāpēc skābeklis neizraisa koroziju viens pats, bet var pastiprināt esošo elektroķīmisko nelīdzsvarotību.
Diferenciālā aerācija un lokālā korozija
Viens no nozīmīgākajiem ar skābekli{0}}saistītajiem korozijas mehānismiem apkures sistēmās ir diferenciālā aerācija.
Ja skābekļa koncentrācija nav vienāda visā apkures caurules virsmā, starp apgabaliem ar augstu -skābekļa saturu un zemu-skābekļa saturu var veidoties elektroķīmiskās šūnas. Vietas ar zemāku skābekļa pieejamību kļūst anodiskas salīdzinājumā ar -skābekļa bagātajiem reģioniem, un tajās var rasties paātrināta lokalizēta korozija.
Sistēmās ar mērogiem vai netīrumiem skābekļa difūzija zem nogulsnēm ir ierobežota. Zem šīm zonām pasīvā plēves reģenerācija ir ierobežota, un palielinās lokalizēta uzbrukuma iespējamība.
Tāpat stāvošās zonās tvertnēs skābekļa koncentrācija var būt zemāka nekā labi{0}}cirkulētajās zonās. Šie skābekļa gradienti palielina bedru veidošanās risku.
Temperatūras ietekme uz šķīdību skābeklī
Temperatūra spēcīgi ietekmē izšķīdušā skābekļa uzvedību. Paaugstinoties ūdens temperatūrai, samazinās skābekļa šķīdība. Apsildāmu virsmu tuvumā siltuma ietekmes dēļ var pazemināties skābekļa koncentrācija.
Šis lokalizētais skābekļa samazinājums apvalka virsmas tuvumā var pasliktināt pasīvās plēves remontu tieši tur, kur pastāv visaugstākais korozijas risks.
Tajā pašā laikā paaugstināta temperatūra paātrina elektroķīmisko reakciju ātrumu. Zemākas skābekļa šķīdības un augstākas reakcijas kinētikas kopējā ietekme var destabilizēt korozijas līdzsvaru.
Elektriskās apkures caurulēs šī dinamiskā mijiedarbība starp temperatūru un skābekļa pieejamību ir īpaši svarīga.
Skābeklis slēgtās un atvērtās sistēmās
Izšķīdušā skābekļa ietekme slēgtā{0}}cilpas un atvērtās sistēmās ir atšķirīga.
Atvērtajās sistēmās ar nepārtrauktu ūdens papildināšanu skābekļa koncentrācija saglabājas samērā stabila. Tiek atbalstīta pasīvā plēves reģenerācija, bet katoda reakcijas ātrums paliek aktīvs.
Slēgtās sistēmās skābeklis sākotnēji var būt klāt, bet pakāpeniski patērēts korozijas reakciju rezultātā. Kad tas ir izsmelts, apstākļi var mainīties uz zemu -skābekļa korozijas mehānismiem.
Slikti pārvaldītās slēgtās sistēmās skābekļa līmeņa svārstības palaišanas un izslēgšanas ciklos var radīt nestabilu korozijas vidi.
Tāpēc sistēmas dizains un darbības konsekvence ietekmē ar skābekli-saistīto koroziju.
Mijiedarbība ar hlorīdiem un stresu
Ja izšķīdušo skābekli apvieno ar hlorīda iedarbību un stiepes spriegumu, palielinās lokālas korozijas un sprieguma korozijas plaisāšanas risks.
Hlorīdi destabilizē pasīvo plēvi. Skābeklis atbalsta katoda reakcijas, kas veicina anodisku šķīšanu bedres vietās. Paaugstināta temperatūra paātrina abus procesus.
Lai gan 316 nerūsējošais tērauds nodrošina uzlabotu pretestību salīdzinājumā ar zemākām sakausējumu kategorijām, tas joprojām ir jutīgs, ja vides mainīgie izlīdzinās nelabvēlīgi.
Izšķīdušā skābekļa iedarbības pārvaldība
Seku mazināšanas stratēģijas ir atkarīgas no sistēmas veida.
Dažās rūpnieciskās sistēmās skābekļa uztvērējus izmanto, lai samazinātu izšķīdušā skābekļa līmeni, jo īpaši augstas temperatūras{0}}slēgtās cilpās. Tomēr pilnīga skābekļa noņemšana var arī pasliktināt pasīvās plēves stabilitāti.
Konsekventas plūsmas uzturēšana un stagnācijas novēršana samazina diferenciālo aerācijas efektu. Novēršot katlakmens veidošanos, tiek nodrošināta vienmērīga skābekļa sadale uz metāla virsmas.
Galu galā stabili un paredzami skābekļa apstākļi ir labāki, nevis mainīgi līmeņi.
Secinājums: skābeklis ir gan aizsargs, gan dalībnieks
Izšķīdušajam skābeklim ir sarežģīta loma 316 nerūsējošā tērauda apkures cauruļu korozijas uzvedībā. Tas ir būtisks pasīvai plēves veidošanai un reģenerācijai, tomēr tas piedalās arī elektroķīmiskās reakcijās, kas agresīvos apstākļos izraisa lokālu koroziju.
Vienmērīga un mērena skābekļa klātbūtne parasti atbalsta izturību pret koroziju. Nevienmērīgs sadalījums apvienojumā ar hlorīda koncentrāciju un paaugstinātu temperatūru palielina bedru veidošanās un degradācijas iespējamību.
Izšķīdušā skābekļa ietekmi nevar novērtēt atsevišķi. Tas jāņem vērā kopā ar ūdens ķīmiju, temperatūru, plūsmas dinamiku un mehānisko spriegumu, lai precīzi prognozētu sildītāja kalpošanas laiku.
Labi{0}}izstrādātās sistēmās ar stabiliem darbības apstākļiem 316 nerūsējošais tērauds var darboties uzticami. Nestabilā vidē ar skābekļa gradientiem un agresīvu ķīmiju attiecīgi palielinās korozijas risks.
