Een chemische fabriek haalde na veertien maanden dienst een PTFE-dompelverwarmer uit een zwavelzuurbeitstank. Het omhulseloppervlak dat naar het proces was gericht, was in goede staat. Het gebied achter de montagebeugels-de gebieden waar de beugels in contact komen met de verwarming-vertoonden donkere vlekken en putjes. Het metaal onder het PTFE was gecorrodeerd en op twee plaatsen was de corrosie diep genoeg doorgedrongen om een gaatje te veroorzaken.
Spleetcorrosie treedt op in de nauwe openingen tussen de montagebeugels en het verwarmingsoppervlak. De opening is te klein voor vloeistofcirculatie, maar groot genoeg om procesvloeistof binnen te laten. De vloeistof in de opening stagneert en de chemie in de spleet verandert op een manier die de corrosie versnelt.
Waarom er spleten ontstaan achter montagebeugels
Montagebeugels worden aan de verwarmer bevestigd door middel van lassen, bouten of klemmen. Elke bevestigingsmethode creëert een spleet tussen de beugel en het verwarmingsoppervlak. De spleet mag dan slechts een paar duizendsten van een centimeter breed zijn, maar is groot genoeg om vloeistof door capillaire werking te laten binnendringen.
De spleet is afgeschermd van de bulkstroom. De vloeistof binnenin kan niet circuleren. Zuurstof en andere opgeloste soorten worden verbruikt door corrosiereacties, maar kunnen niet worden aangevuld. De chemie van het spleetvocht verandert.
| Bevestigingsmethode | Spleetbreedte | Vloeistofuitwisseling | Corrosierisico | Beste praktijk |
|---|---|---|---|---|
| Gelaste beugel | 0–0,05 mm | Geen | Hoog bij lasdefecten | Volledige penetratielas |
| Geschroefde beugel | 0,05–0,2 mm | Zeer laag | Zeer hoog | Afdichting met pakking |
| Geklemde beugel | 0,1–0,5 mm | Laag | Hoog | Gebruik een stevige PTFE-pad |
| Gegleufde beugel | 0,5–1,0 mm | Gematigd | Gematigd | Spoelen met water |
Beugelbevestigingsmethoden en het risico op spleetcorrosie
De chemie van spleetcorrosie
In een spleet wordt de in de vloeistof opgeloste zuurstof verbruikt door de initiële corrosiereactie. De zuurstof kan niet worden aangevuld omdat de spleet is afgeschermd van de bulkstroom. De zuurstofconcentratie in de spleet daalt, terwijl de concentratie buiten hoog blijft. Door het verschil ontstaat er een zuurstofconcentratiecel.
Het metaal in de spleet wordt anodisch-het corrodeert. Het metaal buiten de spleet wordt kathodisch-het is beschermd. De corrosiesnelheid in de spleet versnelt.
De metaalionen die door de corrosiereactie worden geproduceerd, trekken chloride-ionen uit de bulkvloeistof aan. De chlorideconcentratie in de spleet neemt toe en bereikt soms meerdere malen de bulkconcentratie. De hoge chlorideconcentratie versnelt de corrosie verder.
De pH in de spleet daalt naarmate de metaalionen hydrolyseren. De zure omgeving versnelt de corrosie nog meer. Het resultaat is een snel diepere put die de verwarmingsmantel kan binnendringen.
Waarom PTFE-gecoate verwarmingstoestellen nog steeds kwetsbaar zijn
De PTFE-coating op een verwarmer is bedoeld om het onderliggende metaal te beschermen tegen de procesvloeistof. Maar de coating reikt niet tot in de spleet tussen de beugel en de verwarming. Als de coating beschadigd raakt tijdens de montage van de beugel, of als de spleet niet volledig is afgedicht, kan de procesvloeistof in contact komen met het blanke metaal.
Zelfs als de coating intact is, kan er een spleet ontstaan tussen de coating en de beugel. De coating kan enigszins doorlaatbaar zijn en de vloeistof die de coating binnendringt, creëert een spleet tussen de coating en het metaal.
Voorkomen van spleetcorrosie
De meest effectieve preventie is het elimineren van de spleet. Een beugel die met een volledige-penetratielas aan de verwarming is gelast, heeft geen spleet. De las sluit de verbinding af en voorkomt dat er vloeistof binnendringt.
Als lassen niet praktisch is, kan een pakking of afdichtmiddel de spleet opvullen. Een PTFE-pakking of een fluorpolymeerafdichtmiddel voorkomt dat er vloeistof in de opening tussen de beugel en de verwarming terechtkomt.
Een stevig PTFE-kussen tussen de beugel en de verwarming elimineert de spleet volledig. Het kussen is samendrukbaar en vult de opening, en het PTFE is chemisch inert.
| Preventiemaatregel | Effect op spleetcorrosie | Uitvoering | Kosten |
|---|---|---|---|
| Volledige-penetratielas | Elimineert spleet | Fabricage | Gematigd |
| PTFE-pakking | Dicht spleet af | Montage | Laag |
| Afdichtmiddel van fluorpolymeer | Dicht spleet af | Montage | Laag |
| Stevige PTFE-pad | Elimineert spleet | Beugelontwerp | Gematigd |
Preventiemaatregelen voor spleetcorrosie achter montagebeugels
Wanneer spleetcorrosie een ontwerpprobleem aangeeft
Een verwarming die ondanks het juiste beugelontwerp spleetcorrosie ontwikkelt, geeft aan dat de coating of het beugelmateriaal niet geschikt is voor de toepassing. Een op maat gemaakte PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met gelaste beugels, PTFE-pakkingen of massieve PTFE-pads pakt de hoofdoorzaak van spleetcorrosie aan. Het specificatieproces vereist de chemische samenstelling van het bad, de bedrijfstemperatuur, het beugelontwerp en het vereiste wattage. Voor faciliteiten met agressieve chemicaliën vermindert deze toepassing-specifieke aanpak spleetcorrosie en verlengt de levensduur van de verwarming.
