Een PCB-platingslijn verving een PTFE-dompelverwarmer na slechts acht maanden dienst. Het oppervlak van de mantel vertoonde een patroon van diepe, plaatselijke putten, geconcentreerd aan de kant die naar de gelijkrichterrails was gericht. Elders was de PTFE intact. De putten waren de schede binnengedrongen en veroorzaakten een lek. De gelijkrichters van de installatie waren niet geïsoleerd van de tank en er vloeide zwerfstroom door het galvaniseerbad naar de geaarde verwarming.
Zwerfstroom is een elektrische stroom die door onbedoelde paden in een beplatingssysteem stroomt. Het komt voort uit gelijkrichters, stroomrails en elektrische verbindingen die niet goed zijn geïsoleerd. De stroom komt het galvaniseerbad binnen en vindt een pad naar de aarde via de tankconstructie, de verwarming of het leidingwerk. Waar de stroom het metalen oppervlak verlaat, veroorzaakt deze corrosie.
Hoe zwerfstroom putjes veroorzaakt
Zwerfstroomcorrosie treedt op op het punt waar de stroom het metaaloppervlak verlaat en de elektrolyt binnendringt. Het metaal wordt op dat moment anodisch en lost op. De corrosie is plaatselijk en kan snel in het metaal doordringen.
De hoeveelheid verloren metaal is evenredig met de stroom. Een zwerfstroom van slechts 1 ampère kan in een jaar tijd ongeveer 1 kilogram staal oplossen. Een stroomsterkte van 10 ampère kan 10 kilogram oplossen-genoeg om een verwarmingsmantel in maanden te vernietigen.
| Zwerfstroom | Metaalverlies per jaar | Penetratiegraad op staal | Tijd tot perforatie (2 mm schede) |
|---|---|---|---|
| 0.1 A | 0,1 kg | 0,013 mm/jaar | >150 jaar |
| 1 A | 1 kg | 0,13 mm/jaar | 15 jaar |
| 5 A | 5 kg | 0,65 mm/jaar | 3,1 jaar |
| 10 A | 10 kg | 1,3 mm/jaar | 1,5 jaar |
| 50 A | 50 kg | 6,5 mm/jaar | 3,7 maanden |
Zwerfstroom en het effect ervan op staalcorrosie in galvaniseerbaden
Waarom de kant die naar de gelijkrichter is gericht het meest wordt beïnvloed
De zwerfstroom vloeit van de gelijkrichterrails door het galvanisatiebad naar aarde. De stroomdichtheid is het hoogst nabij de bron-de stroomrails-en neemt af met de afstand. De kant van de verwarmer die naar de gelijkrichter is gericht, krijgt de hoogste stroomdichtheid. Aan die kant vormen zich de putten.
Ook de stroom volgt de weg van de minste weerstand. Als de verwarming geaard is en de tank niet, kan de stroom zich concentreren op de verwarming. De verwarmer wordt de voorkeursroute naar de grond en de putjes concentreren zich daar.
Waarom PTFE-gecoate verwarmingstoestellen nog steeds kwetsbaar zijn
De PTFE-coating op een verwarming is een elektrische isolator. Het moet voorkomen dat zwerfstroom de metalen mantel bereikt. Maar de PTFE is dun en kan gebreken vertonen-gaatjes, krassen of dunne plekken-waardoor stroom kan worden doorgelaten.
Zodra de stroom de metalen omhulling bereikt via een defect in de coating, ontstaat er een lokale corrosiecel. Het metaal bij het defect wordt anodisch en lost op. De put wordt dieper en kan de schede binnendringen.
De zwerfstroom versnelt ook de afbraak van PTFE. De stroom genereert warmte bij het defect en de warmte degradeert de PTFE rond de put. Het afgebroken PTFE is beter doorlaatbaar, waardoor er meer stroom kan passeren.
Voorkomen van zwerfstroomcorrosie
De meest effectieve preventie is het elimineren van de zwerfstroom. Dit betekent dat de gelijkrichters, stroomrails en elektrische aansluitingen van de tank en de leidingen moeten worden geïsoleerd. De gelijkrichteruitgang mag alleen worden aangesloten op de anodes en kathodes, zonder andere paden naar aarde.
Het aarden van de tank en de verwarmer op een gemeenschappelijke aarde kan het potentiaalverschil dat zwerfstroom veroorzaakt verminderen. De aarding moet op één punt plaatsvinden om aardlussen te voorkomen.
Het gebruik van een geïsoleerde verwarming-die niet elektrisch is aangesloten op de tank-kan voorkomen dat er zwerfstroom door de verwarming stroomt. De verwarmer wordt gevoed door een scheidingstransformator of een geaarde voeding die gescheiden is van het galvanisatiecircuit.
| Preventiemaatregel | Effect op zwerfstroom | Uitvoering | Kosten |
|---|---|---|---|
| Gelijkrichter isolatie | Elimineert de bron | Elektrische werkzaamheden | Gematigd |
| Eén-puntsaarding | Vermindert het potentiaalverschil | Elektrische werkzaamheden | Laag |
| Geïsoleerde verwarmingstoevoer | Blokkeert het huidige pad | Transformator of aparte voeding | Hoger |
| Integriteit van de coating | Blokkeert stroom bij defecten | Kwaliteitscontrole | Gematigd |
Preventiemaatregelen tegen zwerfstroomcorrosie in galvaniseerlijnen
Wanneer zwerfstroom een ontwerpprobleem aangeeft
Een verwarmingstoestel dat ondanks de isolatie van de gelijkrichter en een goede aarding last heeft van zwerfstroomputjes, geeft aan dat de tankindeling of het elektrische systeem een onvermijdelijk potentiaalverschil creëert. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met een geïsoleerde toevoer, een dikke coating en een defect-oppervlak pakt de hoofdoorzaak van zwerfstroomcorrosie aan. Het specificatieproces vereist de lay-out van de gelijkrichter, het aardingssysteem, de badchemie en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met zwerfstroomproblemen vermindert deze toepassing-specifieke aanpak putcorrosie en verlengt de levensduur van de verwarming.
