Galvanska korozija na spojih različnih kovin: strategije izolacije za jeklene cevi iz nerjavnega jekla

Galvanska korozija nastane, ko sta dve različni kovini električno povezani v prisotnosti elektrolita: manj plemenita kovina se tedaj korodira hitreje kot sama po sebi. Če v vlažnem okolju spojite jeklo iz nerjavnega jekla z ogljikovim jeklom, bakerjem ali aluminijem, je nerjavno jeklo običajno katoda in s tem pospešuje hitrejši napad na drugo kovino. Rešitev je prekinitev električne poti z uporabo izolacijskih priručnih plošč, dielektričnih spojk, negibalnih tesnil in ohišij ali zaščitnih premazov ter z načrtovanjem ugodnih razmerij površin. Podjetje Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. ponuja cevi, priključke in priručne plošče iz nerjavnega jekla ter strokovne nasvete za pravilno izvedbo takšnih spojev.

Kako nastane galvanski člen
Za galvansko korozijo morajo sodelovati tri stvari: dva kovinska materiala z različnim elektrokemijskim potencialom, električna povezava med njima ter skupni elektrolit, kot je morska voda, kondenzat ali vlажna usedlina. Če odstranimo katero koli od teh treh sestavin, se celica izklopi. Večji je razmik v potencialu med obema kovinama, močnejši je gonilni napetostni padec in hitrejše se raztaplja anoda. Nerjavnega jekla se v morski vodi nahaja blizu nobilega konca praktičnega galvanskega zaporedja, zato se običajno ohrani zaščiteno, medtem ko trpi ogljikovo jeklo, aluminij ali cink, ki sta z njim povezana z vijaki.

Galvansko zaporedje in relativna tveganja
Inženirji razvrščajo kovine glede na njihov korozivni potencial v določenem elektrolitu. Širši razmik pomeni višje tveganje. Spodnja tabela prikazuje razvrstitev pogosto srečevanih parov z nerjavnim jeklom v okolju, ki vsebuje kloride.

Eno opozorilo za spoje med jeklenimi brezrjavnimi materiali: galvansko tveganje je nizko, vendar lahko mešanje aktivnih in pasivnih pogojev ali povezava z grafitnimi tesnilnimi obročki kljub temu sproži galvansko celico, zato izbira materiala in tesnilnih obročkov še vedno pomembna.

Učinek razmerja površin
Razmerje površin lahko spremeni nadzorljivo situacijo v hitro odpoved ali obratno. Tok korozije se mora razpršiti po anodi; če majhno anodo povežemo z veliko katodo, se celoten tok osredotoči na zelo majhno površino, kar povzroči intenzivno, lokalizirano napadalno korozijo. Klasičen primer slabega razmerja je majhen del iz ogljikovega jekla – kot je vijak ali kratek cevni kos – pritrjen na veliko površino iz brezrjavnega jekla. Brezrjavna katoda »poje« majhno jekleno anodo.
Dobra situacija je zrcalna: velik anodni del in majhen katodni del razpršita tok, zato se anoda počasi in sprejemljivo korodira. Uporabno pravilo je, da se majhne anodne dele ohrani daleč od velikih katodnih površin iz nerjavnega jekla. Če morajo vijaki iz ogljikovega jekla dotikati flančev iz nerjavnega jekla, jih je treba prekriti ali, še bolje, uporabiti združljivo zlitino, da ne bodo žrtvovani.
Okolje okrepi ali zmanjša ta učinek. Višja prevodnost, kot jo najdemo v morski vodi, omogoča galvanski toku, da potuje dlje po cevi, in razširi napad tudi daleč čez spoj; v slabo prevodni sladki vodi ali kondenzatu ostane škoda blizu stične površine. Temperatura, vsebina kisika in pretok prav tako vplivajo na hitrosti, zato isti par deluje enako na krovu ladje in drugače na ogreti notranji cevovodni liniji.

Nabori za izolacijo in izolacijski flančni nabori
Na priključku z pritiskom je najzanesljivejša rešitev komplet za izolacijo pritiska. Sestavljen je iz celoploskega ali tipa-E izolacijskega tesnila ter izolacijskih vložkov okoli vsakega vijaka in izolacijskih podložk pod glavami vijakov in maticami, poleg tega pa še iz jeklenih podporne podložke. Če je pravilno nameščen, komplet ne pusti nobene kovinske poti med obrazoma pritiska ali skozi vijake, zato se celica ne more tvoriti, tudi če sta obe kovini mokri.
Za navojne priključke opravita isto nalogo dielektrične spojke in netovorne srednje dele. Izberite tesnilo glede na obratovalno temperaturo in tlak, saj morata tesnilni in izolacijski element prenesti obratovalno obremenitev. Po sestavitvi električni preizkus neprekinjenosti prek priključka potrdi, da je izolacija dejanska, ne le predpostavljena.

Premazi in načini konstruiranja
Prevleke skrajšajo pot elektrolita. Pravilo, ki uporabnike zmede: prevleka katodo ali obe kovini, nikoli le anodo. Če prevlečete le anodo, bo vsaka pomanjkljivost ali reža razkrila majhno anodno površino pred veliko katodo, kar ponovno ustvari nevarno razmerje površin in povzroči hitro izkrajanje na napaki. Če namesto tega prevlečete nobilem nerjavnim jeklenim katodo, zmanjšate učinkovito katodno površino in počasneje poteka celotna celica.
Dobra podrobnostna izvedba opravi preostanek. Skrbite, da se spoji ne nahajajo v stojni vodi, in jim zagotovite odvod, da elektrolit ne ostane na njih. Izogibajte se tesnim sredinskim prostorom in obloženim površinam, kjer se usedline zadržujejo vlago. Kjer je mogoče, uporabite združljive materiale na celotni mokri liniji ali vstavite tuljavo materiala z vmesnim potencialom. Pri zakopanih ali potopljenih aplikacijah se pogosto doda katodna zaščita, vendar mora načrtovalec upoštevati, da je nerjavno jeklo katodno, in pravilno porazdeliti zaščitne tokove.

Zaznavanje in zagotavljanje kakovosti
Redni pregled zazna galvansko napoved, še preden postane draga za popravek. Iščite koncentrirano rjo in izgubo kovine na manj plemenitem delu spoja, zlasti pri vijakih, navojnih priključkih in površinah priravnanih spojev. Ultrazvočna merjenja debeline spremljajo izgubo stene, vizualni pregled celovitosti premaza pa opozori na razkrita anodna območja.
Brez ustrezne kontrole materialov ni mogoče zagotoviti nobenega od navedenih. Wenqiang zagotavlja pozitivno identifikacijo materiala, da se potrdi zlitina na vsakem spoju, ter preskusna potrdila materialov po standardu EN 10204 3.1 ali 3.2 za popolno sledljivost; priključki in priravnani spoji so izdelani v skladu s standardi ASTM in ASME pod certifikatom ISO 9001. Pravilna izbira kovin, izolacijske opreme in razmerij površin že na fazi načrtovanja stane veliko manj kot kasnejše odstranjevanje korodiranih spojev, hkrati pa zagotavlja, da bodo spoji različnih kovin delovali v celotni življenjski dobi sistema.

Pogosta vprašanja
V: Ali se nerjavnega jekla razgrajuje v galvanskem paru?
A: Običajno ne; nerjavnega jekla je običajno bolj plemenit katoda, zato se povezano ogljikovo jeklo, aluminij ali cink korodirata hitreje, medtem ko je nerjavnega jekla zaščiteno. Izhajanje iz tega pravila so nenavadne kemijske sestave, pri katerih postane nerjavnega jekla aktivno.
V: Kateri kovini naj prekrijem, da preprečim galvansko korozijo?
A: Prekrijte katodo ali obe kovini, nikoli le anodo. Če prekrijete le anodo, se napad na vsak defekt prevleke osredotoči zaradi neugodnega razmerja površin.

Za flanče in armature iz nerjavnega jekla, pripravljene za izolacijo, se obrnite na Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/