工業用反応タンク、パイプライン加熱システム、電気めっき生産ラインでは、多くの場合、316 ステンレス鋼加熱管が炭素鋼ブラケット、通常の鋳鉄器具、銅の導電性コンポーネント、その他の金属付属品と一緒に設置されます。異なる電極電位を持つ 2 つの異種金属を廃水、めっき液、循環水などの導電性電解質媒体に浸漬すると、ガルバニ電池が自発的に形成されます。より低い電位の金属はアノードとして機能し、急速な選択的溶解を受けますが、より高い電位の 316 ステンレス鋼は保護されるべきカソードとして機能します。ただし、局所的な隙間、接触の緩み、媒体の被覆範囲が不均一であると、部分的な陰極-の反転が起こり、加熱管の表面に集中的な孔食が発生することがよくあります。多くの機器設計者は、構造アセンブリの利便性と機械的接続強度のみを考慮し、異なる金属間の電位差の整合性や効果的な絶縁対策を無視しています。そのため、短い使用期間内に加熱管に局所的な穴が急速に発生します。したがって、標準化された電位整合設計と電気的絶縁対策は、複数の金属アセンブリのシナリオにおける電気腐食のリスクを排除するための重要な技術的手段です。-
電食腐食は、明らかな電位差のある異種金属、導電性電解質媒体、金属部品間の閉導電ループという 3 つの必要条件が同時に満たされたときに発生します。中性および弱アルカリ性の塩化物-を含む媒体中では、不動態状態における 316 ステンレス鋼の開回路電位は、炭素鋼、鉄、銅合金の開回路電位よりもはるかに高くなります。-直接接続すると、ほとんどの場合、炭素鋼ブラケットが加熱管を保護するために優先的に腐食します。それにもかかわらず、ステンレス鋼の局所的不動態皮膜が引っかき傷、熱疲労、または流体浸食によって損傷すると、露出した新しい金属マトリックスがガルバニ電池の陽極に変化し、欠陥位置での局所的な陽極溶解が非常に速く起こります。 2 つの金属間の電位差が大きいほど、電気腐食電流密度が高くなり、アノード金属の腐食が速くなります。さらに、陰極と陽極の面積比が不当であると腐食が悪化します。-面積の大きなステンレス鋼陰極と小さな損傷したステンレス鋼陽極を組み合わせると、欠陥部位に深刻な集中孔食が発生します。
この研究では、複数金属アセンブリ システムにおける 316 ステンレス鋼加熱管のガルバニック腐食に対する 4 つの対象を絞った予防戦略をまとめています。-
まず、金属材料のマッチングを最適化し、電極電位差を安全な範囲内に制御します。電位差を根本的になくすために、加熱管に適合するすべてのサポート、フランジ、接続ボルト、および固定付属品に 316 ステンレス鋼または 316L 低炭素ステンレス鋼を選択するようにしてください。-構造コストによりステンレス鋼材料の完全な採用が制限される場合、対の金属間の電位差は使用媒体中で 150 mV 未満に制御されなければなりません。電位差が大きい炭素鋼や鋳鉄を、高導電率の電解質環境で加熱管に直接接続することは固く禁止されています。-電気化学的活性の高い銅、アルミニウム、亜鉛メッキ材料は、長期間の浸漬状態でステンレス鋼の加熱管と直接接触することを禁止されています。-
次に、異種金属間の導電ループを遮断するために、高温耐性の絶縁絶縁コンポーネントを取り付けます。- PTFE 絶縁ガスケット、セラミック スリーブ、高温シリコン絶縁パッドは、加熱管と非ステンレス鋼ブラケット、ボルト、機器タンク本体との間のすべての接触位置に配置する必要があります。{{2}すべての接続ファスナーは、金属同士の直接接触を避けるために絶縁ブッシュでスリーブを付けなければなりません。{6}断熱材は、長期間の交互温度や流体の洗礼下での媒体の浸透や絶縁破壊を防ぐために、優れた耐老化性、耐加水分解性、圧縮性能を備えている必要があります。-適合する金属間に小さな電位差がある場合でも、分離後に密閉ガルバニ電池を形成することはできません。
第三に、集中的な加速腐食を避けるために、カソード-アノード面積比を合理的に最適化します。部分的な異種金属接続が避けられない場合は、ステンレス鋼加熱管の露出欠陥領域を制限しながら、陽極金属（低電位炭素鋼付属品）の接触面積を大きく設計する必要があります。大きなステンレス鋼の陰極表面に小さな陽極領域が形成されるのを避けるために、タイムリーな局所不動態化処理を通じて加熱管表面の傷、溶接酸化領域、不動態皮膜損傷位置を定期的に検査して修復します。炭素鋼サポートを使用する必要がある場合は、強力な防食コーティング保護を採用して、有効なカソード-電流を減らし、全体的な電気腐食速度を遅くします。-
第 4 に、避けられない多金属アセンブリ条件に対する補助的な防食対策として、犠牲アノード陰極防食を採用します。{0}{1}{1}}加熱管束の近くの反応タンクの底に亜鉛またはマグネシウムの犠牲陽極ブロックを取り付けます。最も低い電極電位を持つ犠牲陽極は優先的に溶解して電子を放出し、加熱管全体と接続された金属付属品を陰極保護状態にし、異種金属の電気腐食と迷走電流による陽極溶解の両方を抑制できます。犠牲陽極の残りの厚さを定期的に検出し、完全に消耗する前に適時に交換して、保護の故障を防ぎます。
現場での応用検証では、複数金属の組み立て装置に完全な絶縁絶縁対策を施した加熱管は、電気腐食することなく 24 か月以上連続して動作できることが示されています。{0}対照的に、絶縁保護なしで直接組み立てられた加熱管には、5 ～ 8 か月以内に明らかな局所的な孔食が発生します。結論として、等価電位材料のマッチング、完全な位置での電気絶縁絶縁、合理的なカソード-の面積制御、および犠牲アノードの補助保護により、ガルバニ電池の形成条件を完全にブロックできます。これらの標準化されたアセンブリの耐腐食仕様は、複数の金属の電位差結合によって引き起こされる加速腐食故障を効果的に回避し、複雑な複数の金属の産業機器における 316 ステンレス鋼加熱管のサービスの安全性と経済的利益を大幅に向上させます。-
