PTFE浸漬ヒーター取り付けブラケットの背後の隙間腐食の原因は何ですか?

化学工場では、14 か月の稼働後に PTFE 浸漬ヒーターを硫酸酸洗タンクから取り外しました。プロセスに面するシースの表面は良好な状態でした。取り付けブラケットの後ろの領域-ブラケットがヒーターと接触する領域-には、黒い汚れと穴が見られました。 PTFE の下の金属が腐食しており、2 か所でピンホール漏れが生じるほど腐食が深く浸透していました。

隙間腐食は、取付金具とヒーター表面の間の狭い隙間で発生します。隙間は流体の循環には小さすぎますが、プロセス流体が入るには十分な大きさです。隙間内の流体は停滞し、隙間内の化学物質が変化して腐食が促進されます。

取り付けブラケットの後ろに隙間ができる理由

取り付けブラケットは、溶接、ボルト締め、またはクランプによってヒーターに取り付けられます。どの取り付け方法でもブラケットとヒーター面の間に隙間が生じます。隙間の幅はわずか 1000 分の 1 インチですが、液体が毛細管現象によって浸透するには十分な大きさです。

隙間はバルクフローから保護されます。内部の液体は循環できません。酸素およびその他の溶解種は腐食反応によって消費されますが、補充することはできません。隙間の流体の化学的性質が変化します。

ブラケットの取り付け方法と隙間腐食のリスク

隙間腐食の化学

隙間では、流体に溶解している酸素が初期の腐食反応によって消費されます。隙間はバルクフローから遮断されているため、酸素を補充することはできません。隙間内部の酸素濃度は低下しますが、外部の酸素濃度は高いままです。この差により酸素濃淡電池が生成されます。

隙間内の金属は陽極となり、-腐食します。隙間の外側の金属は陰極となり、-保護されます。隙間内部の腐食速度は加速します。

腐食反応によって生成された金属イオンは、バルク流体から塩化物イオンを引き付けます。隙間内の塩化物濃度は増加し、場合によってはバルク濃度の数倍に達します。塩化物濃度が高いと腐食がさらに促進されます。

金属イオンが加水分解すると、隙間内の pH が低下します。酸性環境では腐食がさらに促進されます。その結果、ピットが急速に深くなり、ヒーターのシースを貫通する可能性があります。

PTFE- コーティングされたヒーターが依然として脆弱な理由

ヒーターの PTFE コーティングは、その下の金属をプロセス流体から保護することを目的としています。しかし、コーティングはブラケットとヒーターの間の隙間には広がりません。ブラケットの取り付け中にコーティングが損傷した場合、または隙間が完全に密閉されていない場合、プロセス流体が地金に接触する可能性があります。

たとえコーティングが無傷であっても、コーティングとブラケットの間に隙間が生じる可能性があります。コーティングはわずかに浸透性がある場合があり、コーティングに浸透した流体によってコーティングと金属の間に隙間が生じます。

隙間腐食の防止

最も効果的な予防は隙間をなくすことです。完全溶け込み溶接でヒーターに溶接されたブラケットには隙間がありません。-溶接により接合部が密閉され、流体の侵入を防ぎます。

溶接が現実的でない場合は、ガスケットまたはシーラントで隙間を埋めることができます。 PTFE ガスケットまたはフッ素ポリマー シーラントは、ブラケットとヒーターの間の隙間に流体が侵入するのを防ぎます。

ブラケットとヒーター間の固体 PTFE パッドにより、隙間が完全に排除されます。パッドは圧縮可能で隙間を埋めます。PTFE は化学的に不活性です。

取付金具裏側の隙間腐食防止対策

隙間腐食が設計上の問題を示す場合

ブラケットが適切に設計されているにもかかわらず、ヒーターの隙間腐食が発生する場合は、コーティングまたはブラケットの材質が用途に適していないことを示しています。溶接ブラケット、PTFE ガスケット、または固体 PTFE パッドを備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成は、隙間腐食の根本原因に対処します。仕様プロセスでは、浴の化学的性質、動作温度、ブラケットの設計、および必要なワット数が必要です。化学的性質が強い施設の場合、この用途固有のアプローチにより隙間腐食が軽減され、ヒーターの耐用年数が延長されます。{3}}