Süper Dubleks Paslanmaz Çeliğin Çatlak Korozyonu Direnci Deniz Suyundaki PTFE ile Nasıl Karşılaştırılır?

Tuzlu su soğutmaya yönelik ısı eşanjörleri hem süper dubleks paslanmaz çelikten hem de PTFE'den yapılmıştır ancak kendilerini temelde farklı şekillerde korurlar. Süper dubleks, bir çatlakta lokal olarak bozunabilen ince bir pasif oksit kaplamaya dayanır. PTFE, ne oksit filme ne de metalik yapıya sahip olduğundan kimyasal olarak çatlak korozyonuna uğramaz.

Bu özellikle durgun bölgelerin, birikintilerin ve sıkı mekanik bağlantıların kaçınılmaz olduğu sıcak deniz suyu sistemlerinde önemlidir. Süper dubleks ve PTFE çatlak korozyonu deniz suyu arasındaki mevcut mühendislik tartışmasında mesele, iki malzemenin karşılaştırılması değil, tamamen farklı iki korozyon davranışıdır.

Çatlak Korozyonu Deniz Suyu Sistemleri İçin Neden Önemlidir?
Deniz suyu doğada oluşan en düşman endüstriyel akışkanlardan biridir. Yüksek klorür konsantrasyonu, çözünmüş oksijen, biyolojik aktivite ve iletkenlik, lokal korozyon için mükemmel koşullar sağlar.

Çatlaklar genellikle soğutma sistemlerinde şu konumlarda bulunur:

Borudan boru levhasına bağlantılar

Conta arayüzleri

Kirlenme filmleri ve birikintiler

Flanş yüzü

Bağlantı Arayüzleri

Düşük-Akış Durgun Bölgeleri

Genel korozyon direnci iyi olan malzemeler bile bu kısıtlı geometrilerde hızla arızalanabilir.

Süper Dubleks Paslanmaz Çeliğin Korozyon Direnci
2507 gibi süper dubleks paslanmaz çelikler, korozyon direnci sağlamak için metal yüzeyinde doğal olarak büyüyen krom-zengin bir pasif oksit kaplamaya dayanır.

Bu pasif katman, alaşım ile deniz ortamı arasında küçük bir bariyerdir. Film, küçük bir hasarın oluştuğu olağan akış koşulları altında-kendi kendini onarır.

Koruma çeşitli alaşım elementleri ile güçlendirilmiştir:

Krom pasivasyonu artırır

Molibden çukurlaşmaya karşı direnci artırır

Pasif film nitrojen ile stabilize edilir.

Nikel dubleks faz dengesine yardımcı olur

Dolayısıyla bu alaşımlar, geleneksel paslanmaz çeliklerle karşılaştırıldığında çok sayıda denizcilik uygulaması için özellikle uygundur.

Süper Duplex'in Dezavantajı: Aralık Korozyonu
Süper dubleks paslanmaz çelik, büyük miktarda korozyon direncine sahiptir ancak belirli koşullar altında lokal çatlak saldırılarına karşı hassastır.

Çatlaktaki Oksijen Açlığı
Çözünmüş oksijen dar bir sabit boşlukta hızla tükenir. Oksijenin yenilenmesi sınırlıdır ve dolayısıyla pasif oksit kaplama kendini verimli bir şekilde koruyamaz.

Pasif film yok edildiğinde:

Klorür iyonları çatlakta yoğunlaşır

Artan yerel asitlik

Metal çözünmesi hızlanır

Korozyon-kendi kendine hızlanıyor.

Kısıtlı şekil, çevredeki deniz suyundan izole edilmiş, kimyasal açıdan etkili, agresif bir mikro-ortam sağlar.

Kritik Çatlak Sıcaklığı
Deniz suyundaki süper dubleks 2507 için kritik aralık sıcaklığı genellikle 35 ila 40 derece civarındadır.

Bu eşik aşıldığında pasif filmin parçalanma olasılığı, özellikle durgun veya düşük akış koşullarında çok daha yüksektir.

Sıcak deniz soğutma sistemlerinin çalışması sırasında bu sıcaklık aralığı sıklıkla aşılır:

Tropikal sular, deniz servisi.

Kondenser çalışıyor, sıcak

Ekipman durumu: sabit

Kirli ısı eşanjörünün çalışması

Dolaşım olaylarıZayıf

Çatlak korozyonu başlatıldığında, alaşımın iyi korozyon direncine rağmen hızla yayılabilir.

PTFE ve Korozyona Karşı Temelden Farklı Davranışı
PTFE, tuzlu suya dayanıklılık konusunda çok farklı bir yol izliyor.

Süper dubleks elektrokimyasal bir savaş yürütüyor. PTFE katılmak istemiyor.

PTFE, metalik kafesi, tanecik sınırı ve elektrokimyasal potansiyeli olmayan, tamamen florlu bir polimerdir. PTFE bu arıza mekanizmasına karşı dayanıklıdır çünkü çatlak korozyonu elektrokimyasal bir işlemdir.

PTFE Neden Çatlak Korozyonuna Uğramıyor?
PTFE aşağıdaki nedenlerden dolayı doğası gereği dirençlidir:

Pasif oksit filminde kopma yok

Galvanik potansiyel yaratılmaz

Klorür nedeniyle elektrokimyasal reaksiyon oluşmaz

Lokalize anodik çözünme yok "

PTFE, durgun denizlerde, oksijenin- tükendiği bölgelerde veya birikintilerin altında kimyasal olarak stabildir.

Bu dokunulmazlık koşullu değil, koşulsuzdur.

Deniz suyunda sıcaklık davranışı
PTFE, deniz suyunda yüksek sıcaklıkta çok iyi kimyasal dirence sahiptir.

PTFE, tipik olarak yaklaşık olarak aşağıdakilere kadar sürekli su hizmeti için derecelendirilmiştir:

Çalışma sıcaklığı sürekli 110 derece

Bu aralık çoğu deniz suyu soğutma sisteminin çalışma parametrelerinden oldukça yüksektir.

Aksine, süper dubleksin korozyon performansı, tuzlu suyun sıcaklığı kritik aralık sıcaklığına ulaştığında veya bu sıcaklığı aştığında daha hassas hale gelir.

PTFE'den Kötü Haber
PTFE çatlak korozyonuna karşı tamamen dirençli olsa da, kullanımıyla ilgili teknik ödünler vardır.

Azaltılmış Isı İletkenliği
PTFE, metal alaşımlarına kıyasla zayıf bir ısı iletkenidir.

Tipik termal iletkenlik değerleri:

Malzemenin Yaklaşık Isı İletkenliği (W/mK)
Süper Dubleks Paslanmaz Çelik ~14-19 W/m·K PTFE ~0,25 W/m·K
Bu önemli tutarsızlık, ısı aktarımının verimliliğini azaltır ve aşağıdakileri gerektirebilir:

Artırılmış yüzey alanına sahip eşanjörler

Daha ince duvar parçaları

Eşanjörler için diğer geometriler

Düşük-Basınç Yeteneği
PTFE'nin mekanik mukavemeti süper dubleks çeliğe göre çok daha düşüktür.

Bu yüzden:

Azaltılmış basınç değerleri

Yapısal destek daha önemli

Sürünme davranışı dikkate alınmalıdır

Vakum uygulamalarının güçlendirilmesi gerekebilir

Boyut Kararlılığı
PTFE'nin termal genleşmesi metallerinkinden çok daha fazladır, bu nedenle eşanjör ve boruların tasarımı dikkatle değerlendirilmelidir.

PTFE'nin Büyük Güvenilirlik Avantajına Sahip Olduğu Yer
Birçok deniz sisteminde tüm boşlukları ortadan kaldırmak neredeyse imkansızdır.

Örneğin:

Tüp demetleri

Contalı Bağlantı

Kirlenmeye eğilimli eşanjörler

Biyofilm birikim bölgeleri

Bekleme dişlisi konumunda

Bu ortamlarda, PTFE'nin güvenilirlik modeli temel olarak farklıdır çünkü yerel bir korozyon mekanizmasının başlaması söz konusu değildir.

Bu özellik özellikle aşağıdaki durumlarda yararlı olabilir:

Açık deniz soğutma sistemleri

Tuz-giderme tesisleri

Deniz kimyasalları işleme

Kondenserler deniz suyunu ısıtır

Soğutma devreleri tasarrufu

Muayene erişiminin sınırlı olduğu veya arızanın yansımalarının şiddetli olduğu uygulamalarda, PTFE'nin termal ve mekanik özellikler açısından dezavantajları, korozyon mekanizmasının tamamen ortadan kaldırılmasıyla telafi edilebilir.

Deniz Suyu Hizmeti için Süper Dubleks ve PTFE Karşılaştırması
İki malzeme arasındaki fark, baskın hasar modlarında daha net görülebilmektedir.

Property Süper Dubleks 2507 PTFE
Pasif oksit koruması. Korozyon Mekanizması. Kimyasal olarak inert
Çatlak Korozyonu Olasılığı Yok 35-40 derecenin üzerinde mümkün
Isıl İletkenlik Yüksek Çok düşük
Basınç Kapasitesi İyi Sınırlı
Mekanik Mukavemet Yüksek Orta
Elektrokimyasal Aktivite Evet Hayır
Sürekli su akışıSınırlarla mükemmel ~110 dereceye kadar
Bu karşılaştırma, süper dubleks ile PTFE çatlak korozyonu deniz suyu değerlendirmelerinin sistemin çalışma önceliklerine bu kadar bağımlı olmasının nedeninin iyi bir örneğidir.

Çözüm
PTFE, durgun çatlakların tamamen ortadan kaldırılamadığı deniz suyu ısı eşanjörleri ve soğutma sistemleri için çatlak korozyonuna karşı birinci sınıf süper dubleks paslanmaz çeliklerden bile temelde daha dayanıklı bir çözümdür. 2507 süper dubleks gibi alaşımlar, çeşitli deniz ortamlarında mükemmel korozyon direnci sunar, ancak bunların korunması, yaklaşık 35 derece ila 40 derecenin üzerinde oksijenin bulunmadığı çatlaklarda lokal olarak parçalanabilen kırılgan bir pasif oksit filminin korunmasına bağlıdır.

PTFE'de ise hiçbir elektrokimyasal korozyon işlemi yoktur. Klorür saldırısına, durgun deniz suyuna ve lokal çatlak kimyasına direnen tamamen florlanmış bir polimerdir.

Bunun karşılığında-daha düşük ısı iletkenliği, daha düşük basınç kapasitesi ve daha karmaşık mekanik tasarım elde edilir. Ancak korozyon güvenilirliğinin termal verimlilikten daha önemli olduğu uygulamalarda PTFE, çatlak korozyonuna karşı koruma için gerçek anlamda sıfır riskli bir çözüm sağlar.

Korozyon mühendisliğinde en iyi koruma, kendi kendini-iyileştiren bir kaplama değil, buna ihtiyaç duymayan bir malzemedir.