Skrivnost anodnega koša
Linija za ponikljanje doživi pospešeno korozijo košar titanovih anod. V košaricah, ki so zasnovane tako, da držijo kroglice nikljeve anode, se v 12 mesecih po namestitvi pojavijo luknjice-, kar je polovica njihove pričakovane življenjske dobe. Korozija je najhujša na košarah, ki so najbližje potopnemu grelniku. Košare na skrajnem koncu rezervoarja so relativno nespremenjene.
Preiskava izključuje kemični napad. Kemija kopeli je znotraj specifikacij. Porazdelitev anodnega toka je enakomerna. Vzrok je blodeči električni tok-tok, ki uhaja iz galvanskega tokokroga, potuje skozi prevodno kopel, vstopi v ozemljeni kovinski izmenjevalnik toplote in se po ozemljitveni poti vrne v usmernik. Košare titanove anode, ki imajo drugačen električni potencial, postanejo nenamerne anode v tem tokokrogu blodečega toka in žrtveno korodirajo.
Električna povezava toplotnega izmenjevalnika z zemljo je ključni člen v tej korozijski verigi. Prekinite to povezavo in pot blodečega toka je prekinjena. Izmenjevalnik toplote iz PTFE je sam po sebi neprevoden. Ne more skleniti električnega kroga. S svojo osnovno materialno lastnostjo odpravlja pot blodečega toka.
Mehanizem blodečih tokov
V posodi za galvanizacijo je predvidena tokovna pot od pozitivnega priključka usmernika, skozi anodno vodilo, v anode, skozi elektrolit, na obdelovance, skozi katodno vodilo in nazaj do negativnega priključka usmernika. Ta pot odlaga kovino na obdelovance.
Potepuški tok je vsak tok, ki odstopa od predvidene poti. Elektrolit je prevoden in napolni celotno posodo, ne le prostora med anodami in katodami. Tok lahko teče bočno skozi elektrolit do katerega koli potopljenega prevodnega predmeta. Ozemljen kovinski izmenjevalnik toplote zagotavlja privlačno alternativno pot. Tok, ki vstopa v izmenjevalnik toplote, teče v zemljo, nato pa išče pot nazaj do usmernika. Ta povratna pot je lahko skozi jeklene zgradbe, ozemljitvene vodnike ali-kritično-skozi druge potopljene kovinske predmete, ki imajo pot do usmernika z manjšim uporom.
Anodne košare v bližini toplotnega izmenjevalnika imajo pozitiven potencial glede na ozemljeni grelec. Tok teče iz košar, skozi elektrolit, do grelca. Kjer tok zapusti površino košare, se titan raztopi. To je korozija zaradi blodečega toka in deluje neodvisno od običajnega anodnega raztapljanja, ki dovaja nikljeve ione v kopel.
Tabela 1: Vpliv korozije blodečega toka glede na vrsto grelnika (posoda s prevleko iz niklja, usmernik 5000 A)
| Parameter | Ozemljeni grelec iz nerjavečega jekla | Ozemljeni grelec iz titana | Neozemljen PTFE izmenjevalnik toplote |
|---|---|---|---|
| Električni upor na tla (ohmi) | <10 | <10 | >10¹⁸ (izolator) |
| Zbrani blodeči tok (mA) | 50-500 | 30-300 | 0 |
| Povečanje stopnje korozije anodne košare | 2-5× normalno | 1,5-3× normalno | 1,0× (samo običajno) |
| Vdolbina stene rezervoarja v bližini grelnika | Opazovano | Zmanjšano | Noben |
| Zaključek poti blodečega toka | Skozi maso do usmernika | Skozi maso do usmernika | Nobena pot ne obstaja |
| Tveganje galvanskega para | Da (različne kovine) | ja | Noben |
PTFE rešitev za električno izolacijo
PTFE je eden najboljših električnih izolatorjev med inženirskimi materiali. Njegova prostorninska upornost presega 10¹⁸ ohm·cm. Njegova dielektrična trdnost je 18-24 kV/mm. V rezervoarju za galvanizacijo je toplotni izmenjevalnik PTFE električno neviden. Ne more zbirati blodečega toka, ker tok ne more teči vanj. Ne more skleniti vezja z zemljo, ker nima prevodne poti z zemljo.
Ta izolacija sega do priključkov za paro in kondenzat. PTFE cev zagotavlja neprekinjeno električno izolacijo od kovinske cevi za paro zunaj rezervoarja do potopljene tuljave v rezervoarju. Dolžina PTFE cevi med površino tekočine rezervoarja in prvo kovinsko povezavo zagotavlja dielektrični prelom.
Izolacija odpravlja ne samo korozijo blodečega toka, ampak tudi galvansko korozijo. Kovinski izmenjevalnik toplote v električnem stiku z rezervoarjem ali cevovodom iz različnih zlitin tvori galvanski člen. Prednostno korodira manj plemenita kovina. PTFE, ker ni-kovinski, nima galvanskega potenciala in ne tvori galvanskega para z nobeno kovino.
Zaščita pohištva rezervoarjev
Odprava poti blodečih tokov koristi vsem potopljenim kovinskim komponentam. Anodne košare, grelne/hladilne tuljave (če so ločene), mešalne gredi, ohišja nivojskih senzorjev in stene rezervoarjev so izpostavljeni zmanjšani koroziji, ko so odpravljeni blodeči tokovi.
Posebej za košare s titanovimi anodami je podaljšanje življenjske dobe zaradi namestitve PTFE grelnika 2-3×-od 12-18 mesecev do 36-48 mesecev pri uporabi agresivnega nikljanja. Že samo prihranek pri stroških zamenjave anodne košare pogosto upraviči pretvorbo toplotnega izmenjevalnika PTFE, ne glede na podaljšano življenjsko dobo grelnika.
Povzetek
PTFE toplotni izmenjevalniki odpravljajo korozijo anodne košare, ki jo povzročajo blodeči tokovi, s svojo inherentno lastnostjo električne{0}}prevodnosti. Za razliko od ozemljenih kovinskih grelnikov, ki zagotavljajo alternativno tokovno pot in povzročajo nenamerno elektrokemično korozijo bližnjih kovinskih komponent, je PTFE električno neviden v vezju za prevleko. Tok ne vstopa, ni poti do tal in ne pride do korozije blodečega toka.
Izolacija ščiti anodne košare, stene rezervoarja in vse potopljeno kovinsko pohištvo pred poškodbami zaradi blodečega toka. Življenjska doba košare anod se običajno podvoji ali potroji, ko PTFE grelniki nadomestijo ozemljene kovinske alternative.
Inženirska analiza za prednosti električne izolacije toplotnega izmenjevalnika PTFE v posebnih konfiguracijah posode za prevleko je na voljo ob predložitvi specifikacij usmernika, postavitve posode, podatkov o materialu anodnega koša in življenjski dobi ter trenutne konfiguracije ozemljitve.
