Σε δεξαμενές χημικής αντίδρασης, αγωγούς θέρμανσης νερού κυκλοφορίας, γραμμές παραγωγής ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης και άλλες βιομηχανικές εγκαταστάσεις, 316 σωλήνες θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα συναρμολογούνται συχνά μαζί με στηρίγματα από ανθρακούχο χάλυβα, συνδετήρες από χυτοσίδηρο, χάλκινα αγώγιμα εξαρτήματα και άλλα διαφορετικά μεταλλικά εξαρτήματα. Όταν δύο είδη μετάλλων με διαφορετικά δυναμικά ηλεκτροδίων βυθίζονται σε αγώγιμους ηλεκτρολύτες όπως τα λύματα, το διάλυμα επιμετάλλωσης και το κυκλοφορούν νερό διεργασίας, θα σχηματιστεί αυθόρμητα ένα γαλβανικό στοιχείο διάβρωσης. Το μέταλλο με χαμηλότερο δυναμικό ηλεκτροδίου χρησιμεύει ως άνοδος και υφίσταται ταχεία επιλεκτική διάλυση, ενώ ο παθητικοποιημένος ανοξείδωτος χάλυβας 316 με υψηλότερο δυναμικό λειτουργεί ως κάθοδος και αποκτά προστατευτική δράση. Ωστόσο, οι τοπικές ρωγμές, η κακή επαφή και η ανομοιόμορφη κάλυψη του μέσου μπορεί να πυροδοτήσουν την αντιστροφή της καθόδου-ανόδου, με αποτέλεσμα την έντονη διάβρωση των κοιλοτήτων στην επιφάνεια του σωλήνα θέρμανσης. Πολλοί σχεδιαστές εξοπλισμού εστιάζουν μόνο στην ευκολία συναρμολόγησης και στη δομική μηχανική αντοχή, αγνοώντας τη διαφορά δυναμικού μεταξύ ανόμοιων μετάλλων και τα απαραίτητα μέτρα απομόνωσης, που τελικά οδηγεί σε πρόωρη τοπική διάτρηση των σωλήνων θέρμανσης. Ως εκ τούτου, ο ορθολογικός σχεδιασμός αντιστοίχισης δυναμικού και η πλήρης ηλεκτρική απομόνωση είναι απαραίτητα τεχνικά μέσα για την εξάλειψη των κινδύνων γαλβανικής διάβρωσης σε συστήματα συναρμολόγησης πολλαπλών{{8}μετάλλων.
Η εμφάνιση γαλβανικής διάβρωσης απαιτεί τρεις απαραίτητες προϋποθέσεις ταυτόχρονα: ανόμοια μέταλλα με σημαντικές διαφορές δυναμικού ηλεκτροδίου, αγώγιμο μέσο ηλεκτρολύτη και ένα κλειστό αγώγιμο κύκλωμα που συνδέει τα δύο μέταλλα. Σε περιβάλλοντα που περιέχουν ουδέτερο και ασθενώς αλκαλικό-χλώριο, ο παθητικοποιημένος ανοξείδωτος χάλυβας 316 έχει πολύ υψηλότερο δυναμικό ανοικτού-κυκλώματος από τον ανθρακούχο χάλυβα, το χυτοσίδηρο και τα συνηθισμένα κράματα χαλκού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα εξαρτήματα από ανθρακούχο χάλυβα διαβρώνονται κατά προτίμηση για την προστασία των σωλήνων θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα. Μόλις το παθητικό φιλμ του θερμαντικού σωλήνα καταστραφεί από μηχανικό ξύσιμο, θερμική κόπωση ή διάβρωση ρευστού, η εκτεθειμένη μήτρα φρέσκου μετάλλου θα μετατραπεί στην άνοδο του γαλβανικού στοιχείου, προκαλώντας εξαιρετικά γρήγορη εντοπισμένη ανοδική διάλυση στην ελαττωματική θέση. Μια μεγαλύτερη διαφορά δυναμικού μεταξύ ταιριασμένων μετάλλων οδηγεί σε υψηλότερη πυκνότητα γαλβανικού ρεύματος και ταχύτερο ρυθμό διάβρωσης ανόδου. Επιπλέον, η παράλογη αναλογία επιφάνειας καθόδου-ανόδου θα επιδεινώσει πολύ τη διάβρωση: μια κάθοδος από ανοξείδωτο χάλυβα μεγάλης-επιφάνειας σε συνδυασμό με μια μικροσκοπική κατεστραμμένη άνοδο από ανοξείδωτο χάλυβα θα προκαλέσει σοβαρό συμπυκνωμένο κοίλωμα στο σημείο του ελαττώματος.
Αυτή η μελέτη προτείνει τέσσερις συστηματικές στρατηγικές πρόληψης κατά της γαλβανικής διάβρωσης για σωλήνες θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα 316 υπό συνθήκες εργασίας πολλαπλών-μεταλλικών συναρμολογήσεων.
Πρώτον, βελτιστοποιήστε την αντιστοίχιση μετάλλων για να ελέγξετε τη διαφορά δυναμικού ηλεκτροδίου εντός του ασφαλούς εύρους. Θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στην υιοθέτηση ανοξείδωτου χάλυβα 316 ή 316L για όλα τα ταιριαστά εξαρτήματα, συμπεριλαμβανομένων των βραχιόνων, των φλάντζες και των μπουλονιών σύνδεσης, ώστε να εξαλειφθεί ουσιαστικά η διαφορά δυναμικού. Όταν οι περιορισμοί κόστους εμποδίζουν την πλήρη εφαρμογή του ανοξείδωτου χάλυβα, το πιθανό κενό μεταξύ των ζευγαρωμένων μετάλλων πρέπει να ελέγχεται κάτω από 150 mV στα πραγματικά μέσα συντήρησης. Απαγορεύεται η απευθείας σύνδεση μεταξύ σωλήνων θέρμανσης και μετάλλων υψηλής-δραστικότητας, όπως ανθρακούχου χάλυβα, χυτοσίδηρου, αλουμινίου και γαλβανισμένου χάλυβα σε περιβάλλοντα μακράς-βύθισης με υψηλή αγωγιμότητα ηλεκτρολυτών.
Δεύτερον, αναπτύξτε μονωτικά εξαρτήματα ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες για να κόψετε αγώγιμους βρόχους μεταξύ ανόμοιων μετάλλων. Τα παρεμβύσματα PTFE, τα κεραμικά χιτώνια και τα ανθεκτικά στη θερμότητα-μαξιλάρια απομόνωσης σιλικόνης πρέπει να τοποθετούνται σε όλες τις θέσεις επαφής μεταξύ των σωλήνων θέρμανσης και των μη-στηριγμάτων, των μπουλονιών και των κελύφων της δεξαμενής από ανοξείδωτο χάλυβα. Κάθε συνδετήρας πρέπει να είναι εξοπλισμένος με μονωτικό δακτύλιο για να αποφεύγεται η άμεση επαφή με το μέταλλο. Επιλεγμένα μονωτικά υλικά χρειάζονται εξαιρετική αντοχή στη γήρανση, αντοχή στην υδρόλυση και θλιπτική ικανότητα για την αποφυγή αστοχίας μόνωσης που προκαλείται από μέση διείσδυση υπό εναλλασσόμενο φορτίο θερμοκρασίας και μακροπρόθεσμο καθαρισμό υγρού. Ακόμη και για ζεύγη μετάλλων με μικρές διαφορές δυναμικού, τα γαλβανικά στοιχεία δεν μπορούν να σχηματιστούν μετά από πλήρη ηλεκτρική απομόνωση.
Τρίτον, προσαρμόστε εύλογα την αναλογία επιφάνειας καθόδου-ανόδου για να αποφύγετε τη συμπυκνωμένη επιταχυνόμενη διάβρωση. Όταν δεν είναι δυνατόν να αποφευχθεί η ανόμοια μεταλλική σύνδεση, σχεδιάστε το εξάρτημα ανόδου χαμηλής-ενέργειας με μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής και ελαχιστοποιήστε την εκτεθειμένη ελαττωματική περιοχή στον σωλήνα θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα. Θα πρέπει να εκτελείται έγκαιρη τοπική επισκευή παθητικοποίησης για γρατσουνιές, ζώνες οξείδωσης συγκόλλησης και παθητική ζημιά μεμβράνης για να αποτραπεί ο σχηματισμός μικροσκοπικών περιοχών ανόδου στην επιφάνεια της καθόδου από ανοξείδωτο χάλυβα μεγάλης-επιφάνειας. Τα στηρίγματα από ανθρακούχο χάλυβα θα επικαλύπτονται με-αντιδιαβρωτικές επιστρώσεις υψηλής απόδοσης για τη μείωση του γαλβανικού ρεύματος και την επιβράδυνση της συνολικής προόδου της διάβρωσης.
Τέταρτον, υιοθετήστε τη θυσιαστική καθοδική προστασία ανόδου ως βοηθητικό μέτρο αντιδιαβρωτικής-για αναπόφευκτα σενάρια συναρμολόγησης πολλαπλών-μετάλλων. Κοντά στη δέσμη σωλήνων θέρμανσης στον πυθμένα των δεξαμενών αντίδρασης είναι διατεταγμένα μπλοκ ανόδου που θυσιάζονται από ψευδάργυρο ή μαγνήσιο. Αυτές οι χαμηλές{4}}θυσιαστικές άνοδοι διαλύονται κατά προτίμηση και κάνουν ολόκληρο τον εξοπλισμό θέρμανσης να παραμένει σε κατάσταση καθοδικής προστασίας, η οποία μπορεί να εμποδίσει τόσο τη ανόμοια μεταλλική γαλβανική διάβρωση όσο και την επαγόμενη από το αδέσποτο ρεύμα-ανοδική διάλυση. Απαιτείται τακτική επιθεώρηση πάχους των θυσιαζόμενων ανοδίων για την έγκαιρη αντικατάσταση πριν από την πλήρη κατανάλωση, ώστε να αποφευχθεί η αστοχία προστασίας.
Τα δεδομένα μακροπρόθεσμης-επιτόπιας εφαρμογής δείχνουν ότι οι σωλήνες θέρμανσης εξοπλισμένοι με πλήρη μέτρα μόνωσης μπορούν να λειτουργούν συνεχώς για περισσότερους από 24 μήνες χωρίς αστοχία γαλβανικής διάβρωσης. Αντίθετα, τα συγκροτήματα χωρίς προστασία απομόνωσης υφίστανται σοβαρή τοπική διάτρηση οπών εντός 5 έως 8 μηνών. Συμπερασματικά, ισοδύναμη δυνητική αντιστοίχιση υλικού, πλήρης-ηλεκτρική απομόνωση πλήρους εύρους, βελτιστοποιημένη διάταξη περιοχής καθόδου-ανόδου και θυσιαστική βοηθητική προστασία ανόδου μπορούν να μπλοκάρουν πλήρως τις συνθήκες σχηματισμού γαλβανικών κυψελών. Οι τυποποιημένες αντιδιαβρωτικές προδιαγραφές πολλαπλών{9}}μεταλλικών συγκροτημάτων{{10} αποφεύγουν αποτελεσματικά τις επιταχυνόμενες αστοχίες διάβρωσης που προκαλούνται από τη σύζευξη δυνητικής διαφοράς, παρατείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής και βελτιώνοντας τα λειτουργικά οικονομικά οφέλη των 316 σωλήνων θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα σε σύνθετο βιομηχανικό εξοπλισμό.
