Ηλεκτροχημική διάβρωση σε συνδέσεις διαφορετικών μετάλλων: Στρατηγικές απομόνωσης για σωληνώσεις ανοξείδωτου χάλυβα

Η γαλβανική διάβρωση εμφανίζεται όταν δύο διαφορετικά μέταλλα συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους παρουσία ηλεκτρολύτη: το λιγότερο ευγενές μέταλλο διαβρώνεται τότε γρηγορότερα απ’ ό,τι θα έκανε μόνο του. Αν συνδέσετε ανοξείδωτο χάλυβα με άνθρακα χάλυβα, χαλκό ή αλουμίνιο σε υγρό περιβάλλον, ο ανοξείδωτος χάλυβας συνήθως λειτουργεί ως κάθοδος, επομένως επιταχύνει τη διάβρωση του άλλου μετάλλου. Η λύση είναι να διακοπεί η ηλεκτρική διαδρομή, χρησιμοποιώντας μονωτικά φλάντζες, διηλεκτρικές ενώσεις, μη μεταλλικά παρεμβύσματα και μανίκια ή προστατευτικά επιχαλκώματα, καθώς και να σχεδιαστούν ευνοϊκοί λόγοι επιφανειών. Η Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. προμηθεύει ανοξείδωτους σωλήνες, εξαρτήματα και φλάντζες, καθώς και κατευθυντήριες οδηγίες για την ορθή λεπτομερή αναπαράσταση αυτών των συνδέσεων.

Πώς δημιουργείται το γαλβανικό στοιχείο
Τρία πράγματα πρέπει να συμπίπτουν για την εμφάνιση γαλβανικής διάβρωσης: δύο μέταλλα με διαφορετικό ηλεκτροχημικό δυναμικό, ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ τους και κοινό ηλεκτρολύτη, όπως θαλασσινό νερό, συμπύκνωμα ή υγρή επίστρωση. Αν αφαιρεθεί οποιοδήποτε από αυτά, η γαλβανική κυψέλη σταματά να λειτουργεί. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο μετάλλων, τόσο μεγαλύτερη είναι η κινούσα τάση και τόσο ταχύτερη η διάλυση της ανόδου. Το ανοξείδωτο χάλυβα βρίσκεται κοντά στο «ευγενές» άκρο της πρακτικής γαλβανικής σειράς σε θαλασσινό νερό, επομένως τείνει να προστατεύεται, ενώ ο χάλυβας άνθρακα, το αλουμίνιο ή το ψευδάργυρο που είναι συνδεδεμένα με αυτό υφίστανται τη ζημιά.

Η γαλβανική σειρά και ο σχετικός κίνδυνος
Οι μηχανικοί ταξινομούν τα μέταλλα βάσει του δυναμικού διάβρωσής τους σε δεδομένο ηλεκτρολύτη. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ τους, τόσο υψηλότερος είναι ο κίνδυνος. Ο παρακάτω πίνακας ταξινομεί συνηθισμένα ζεύγη μετάλλων με ανοξείδωτο χάλυβα σε περιβάλλον που περιέχει χλωριόντα.

Μία προφύλαξη για αρθρώσεις ανοξείδωτου με ανοξείδωτο: ο γαλβανικός κίνδυνος είναι χαμηλός, αλλά η ανάμειξη ενεργών και παθητικών συνθηκών ή η σύζευξη με γραφιτένια φλάντζες μπορεί να δημιουργήσει πάντα μια γαλβανική κυψέλη, επομένως η επιλογή των υλικών και των φλάντζων παραμένει σημαντική.

Το φαινόμενο του λόγου επιφανείας
Ο λόγος επιφανείας μπορεί να μετατρέψει μια ελέγξιμη κατάσταση σε γρήγορη αποτυχία, ή το αντίστροφο. Το ρεύμα διάβρωσης πρέπει να διασκορπιστεί στην ανοδική επιφάνεια· εάν τοποθετήσετε μια μικρή ανοδική επιφάνεια απέναντι από μια μεγάλη καθοδική, το συνολικό ρεύμα εντοπίζεται σε μια πολύ μικρή περιοχή, προκαλώντας έντονη, τοπική επίθεση. Η κλασική επικίνδυνη περίπτωση είναι ένα μικρό εξάρτημα από άνθρακα ή ένα σύντομο σωληνάκι από χάλυβα άνθρακα, που είναι βιδωμένο σε μια μεγάλη επιφάνεια ανοξείδωτου χάλυβα. Η καθοδική επιφάνεια από ανοξείδωτο «τρώει» τη μικρή ανοδική επιφάνεια από χάλυβα άνθρακα.
Η καλή περίπτωση είναι η αντίστροφη: μια μεγάλη ανόδος και μια μικρή κάθοδος διασκορπίζουν το ρεύμα, οπότε η ανόδος διαβρώνεται αργά και εντός ανεκτών ορίων. Ένα χρήσιμο κανόνας είναι να κρατάμε μικρά ανοδικά εξαρτήματα μακριά από μεγάλες καθοδικές περιοχές από ανοξείδωτο χάλυβα. Αν οι βίδες από άνθρακα πρέπει να έρθουν σε επαφή με φλάντζες από ανοξείδωτο χάλυβα, επικαλύψτε τις βίδες ή, καλύτερα, χρησιμοποιήστε συμβατό κράμα ώστε να μην θυσιαστούν.
Το περιβάλλον ενισχύει ή μειώνει το φαινόμενο. Υψηλότερη αγωγιμότητα, όπως στο θαλασσινό νερό, επιτρέπει στο γαλβανικό ρεύμα να διαδίδεται πιο μακριά κατά μήκος του αγωγού και να επεκτείνει την επίθεση πολύ πέρα από τη σύνδεση· σε νερό με χαμηλή αγωγιμότητα, όπως το γλυκό νερό ή το συμπύκνωμα, η ζημιά παραμένει εντός της περιοχής επαφής. Η θερμοκρασία, το περιεχόμενο οξυγόνου και η ροή επηρεάζουν επίσης τους ρυθμούς διάβρωσης, γι’ αυτό και το ίδιο ζεύγος συμπεριφέρεται διαφορετικά σε μια θαλάσσια επιφάνεια και διαφορετικά σε μια θερμαινόμενη εσωτερική γραμμή.

Σετ Μονωτικών Κιτ και Μονωτικών Φλάντζων
Σε μια φλάντζα σύνδεση, η πιο αξιόπιστη λύση είναι ένα κιτ απομόνωσης φλάντζας. Αυτό αποτελείται από ένα μονωτικό γάσκετ πλήρους επιφάνειας ή τύπου Ε, μαζί με μονωτικές μανσέτες γύρω από κάθε βίδα και μονωτικούς δακτυλίους κάτω από τις κεφαλές των βιδών και τις παξιμάδια, ενώ προστίθενται επίσης χαλύβδινοι υποστηρικτικοί δακτύλιοι. Όταν εγκαθίσταται σωστά, το κιτ δεν αφήνει κανένα μεταλλικό-σε-μεταλλικό δρόμο ούτε μεταξύ των επιφανειών των φλάντζων ούτε μέσω των βιδών, οπότε δεν μπορεί να δημιουργηθεί καμία γαλβανική στοιχείο, ακόμα και αν και τα δύο μέταλλα είναι υγρά.
Για σπειροειδείς συνδέσεις, οι διηλεκτρικές ένωσεις και τα μη μεταλλικά τμήματα σύνδεσης εκτελούν την ίδια λειτουργία. Επιλέξτε το γάσκετ σύμφωνα με τη θερμοκρασία και την πίεση λειτουργίας, καθώς τόσο το στοιχείο στεγανοποίησης όσο και το μονωτικό στοιχείο πρέπει να αντέξουν τις συνθήκες λειτουργίας. Μετά τη συναρμολόγηση, ένας έλεγχος ηλεκτρικής συνέχειας σε όλη τη διάρκεια της σύνδεσης επιβεβαιώνει ότι η απομόνωση είναι πραγματική και όχι απλώς υποτιθέμενη.

Επιστρώσεις και μέθοδοι σχεδιασμού
Τα επικαλύμματα μειώνουν τη διαδρομή του ηλεκτρολύτη. Ο κανόνας που δυσκολεύει τους ανθρώπους: επικαλύψτε την κάθοδο ή και τα δύο μέταλλα, ποτέ μόνο την άνοδο. Αν επικαλύψετε μόνο την άνοδο, οποιαδήποτε ατέλεια ή γρατζουνιά θα αποκαλύψει μια μικρή ανοδική περιοχή έναντι μιας μεγάλης καθόδου, επαναδημιουργώντας έτσι τον επικίνδυνο λόγο επιφανειών και προκαλώντας γρήγορη πίτα στο σημείο της ατέλειας. Αντίθετα, αν επικαλύψετε την ευγενή ανοξείδωτη κάθοδο, μειώνετε την αποτελεσματική επιφάνεια της καθόδου και επιβραδύνετε ολόκληρο το γαλβανικό στοιχείο.
Η καλή λεπτομερής εκτέλεση καλύπτει το υπόλοιπο. Διατηρήστε τις συνδέσεις εκτός στάσιμου νερού και παρέχετέ τους αποστράγγιση, ώστε ο ηλεκτρολύτης να μην παραμένει στάσιμος. Αποφύγετε τις ραφές και τις πουλτίσες, όπου οι αποθέσεις εγκλωβίζουν υγρασία. Όπου είναι δυνατόν, χρησιμοποιήστε συμβατά υλικά σε ολόκληρη την υγρή γραμμή ή εισαγάγετε ένα κατάλληλο τμήμα υλικού με ενδιάμεσο δυναμικό. Σε εφαρμογές υπόγειας ή βυθισμένης λειτουργίας χρησιμοποιείται συχνά καθοδική προστασία, αλλά ο σχεδιαστής πρέπει να θυμάται ότι η ανοξείδωτη κάθοδος είναι καθοδική και να διασφαλίσει ότι οι ρεύματα προστασίας κατανέμονται σωστά.

Ανίχνευση και Διασφάλιση Ποιότητας
Η τακτική επιθεώρηση εντοπίζει τη γαλβανική διάβρωση ενώ είναι ακόμα φθηνό να διορθωθεί. Ψάξτε για εντατική σκουριά και απώλεια μετάλλου στη λιγότερο ευγενή πλευρά μιας σύνδεσης, ιδιαίτερα στα στοιχεία σύσφιξης, τους εσωτερικούς σπειροειδείς σωλήνες και τις επιφάνειες των φλαντζών. Οι υπερηχητικές μετρήσεις πάχους παρακολουθούν την απώλεια τοιχώματος, ενώ μια οπτική εξέταση της ακεραιότητας της επίστρωσης εντοπίζει εκτεθειμένους ανόδους.
Τίποτα από τα παραπάνω δεν ισχύει χωρίς αξιόπιστο έλεγχο υλικών. Η Wenqiang παρέχει επιβεβαίωση της σύστασης του υλικού, πιστοποιητικά δοκιμής υλικού EN 10204 3.1 ή 3.2 για πλήρη εντοπισιμότητα, καθώς και εξαρτήματα και φλάντζες κατασκευασμένα σύμφωνα με τις αναφορές ASTM και ASME υπό το πρότυπο ISO 9001. Η σωστή επιλογή των μετάλλων, των μονωτικών εξαρτημάτων και των λόγων επιφανειών στο στάδιο του σχεδιασμού κοστίζει πολύ λιγότερο από την αργότερη αντικατάσταση διαβρωμένων συνδέσεων, ενώ διασφαλίζει την αξιόπιστη λειτουργία των συνδέσεων διαφορετικών μετάλλων για όλη τη διάρκεια ζωής του συστήματος.

Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Διαβρώνεται το ανοξείδωτο χάλυβα σε γαλβανικό ζεύγος;
Α: Συνήθως όχι· το ανοξείδωτο είναι συνήθως ο πιο ευγενής κάθοδος, οπότε το συζευγμένο ανθρακούχο χάλυβα, αλουμίνιο ή ψευδάργυρο διαβρώνεται γρηγορότερα, ενώ το ανοξείδωτο προστατεύεται. Η εξαίρεση είναι ασυνήθιστες χημείες όπου το ανοξείδωτο γίνεται ενεργό.
Ε: Ποιο μέταλλο πρέπει να επικαλύψω για να σταματήσω τη γαλβανική διάβρωση;
Α: Επικαλύψτε την κάθοδο ή και τα δύο μέταλλα, ποτέ μόνο την άνοδο. Η επίστρωση μόνο της ανόδου εντείνει τη διάβρωση σε οποιοδήποτε ελάττωμα της επίστρωσης λόγω της ανευνοϊκής αναλογίας επιφανειών.

Για ανοξείδωτες φλάντζες και εξαρτήματα έτοιμα για μονωτική απομόνωση, επικοινωνήστε με τη Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/