Morska voda predstavlja jedno od najagresivnijih prirodnih sredina za metalne materijale. Sa tipičnom koncentracijom klorida oko 19.000 ppm, zajedno s otopljenim kisikom, biološkom aktivnošću i promjenjivim temperaturnim uvjetima, morska voda predstavlja ozbiljan izazov korozije za električne cijevi za grijanje.
Nehrđajući čelik 316 se često razmatra za pomorsku i obalnu primjenu zbog njegove poboljšane otpornosti na pitting u usporedbi s nehrđajućim čelikom 304. Dodatak molibdena poboljšava stabilnost pasivnog filma i odgađa napad izazvan kloridom{3}}. Međutim, performanse nehrđajućeg čelika 316 u aplikacijama grijanja morske vode uvelike ovise o temperaturi, uvjetima protoka i mehaničkom naprezanju.
Razumijevanje da li je 316 pogodan za grijanje morske vode zahtijeva procjenu i njegovih granica korozije i specifičnog radnog okruženja.
Pitting{0}}indukovane hloridima u morskoj vodi
Visoka koncentracija klorida u morskoj vodi postavlja nehrđajući čelik 316 blizu njegovog praga otpornosti na koroziju. Dok 316 može izdržati niske do umjerene razine klorida u sistemima industrijske vode, morska voda pune-snage značajno povećava rizik od lokalizirane korozije.
Pitting je najčešći mehanizam kvara u okruženjima s morskom vodom. Visok sadržaj klorida može destabilizirati sloj pasivnog oksida, posebno na povišenoj temperaturi. Kada se jama pokrene, lokalna hemija unutar jame postaje kiselija i bogatija hloridima-, ubrzavajući otapanje metala.
U ne-zagrijanim pomorskim strukturama, nehrđajući čelik 316 može se prilično dobro ponašati u tekućoj morskoj vodi. Međutim, u primjenama grijanja, povišena temperatura površine omotača pojačava kinetiku korozije i smanjuje stabilnost pasivnog filma. Ovo značajno sužava prozor za siguran rad.
Za kontinuirano uranjanje u zagrijanu morsku vodu, rizik od udubljenja postaje značajan.
Utjecaj temperature na brzinu korozije
Temperatura je kritična varijabla u sustavima grijanja morske vode. Električne cijevi za grijanje rade s temperaturom površine omotača iznad temperature vode u rasutom stanju, ponekad znatno višom ovisno o gustoći u vatima i efikasnosti prijenosa topline.
Kako temperatura raste, otpornost na pitting nehrđajućeg čelika 316 opada. Čak i skromno povišenje temperature može ubrzati raspad pasivnog filma u okruženjima sa visokim-kloridima.
U mnogim slučajevima, nerđajući čelik 316 može tolerisati morsku vodu-temperaturu okoline, ali postaje ranjiv kada se koristi kao aktivni grijaći element. Kombinacija visoke koncentracije klorida i povišene temperature površine metala stvara uvjete koji su vrlo pogodni za lokalizirani napad.
Stoga su kontrola temperature i konzervativna gustoća u vatima bitni kada se razmatra 316 za grijanje morske vode.
Uvjeti protoka i dinamika kisika
Morska voda je obično -bogata kiseonikom, što podržava pasivno formiranje filma. Međutim, neravnomjerna distribucija kisika može potaknuti diferencijalnu aeraciju ćelija, posebno u stagnirajućim zonama.
Tekuća morska voda pomaže u rasipanju toplote i održavanju jednolikih hemijskih uslova oko površine grejača. Nasuprot tome, stajaća ili slabo cirkulirana morska voda povećava vjerojatnost lokalizirane korozije.
U aplikacijama za grijanje rezervoara, neadekvatna cirkulacija može stvoriti vruće tačke u kojima se koncentracija hlorida i temperatura kombinuju kako bi se ubrzalo stvaranje rupa. Pravilan dizajn sistema mora osigurati dovoljno kretanje tekućine oko cijevi za grijanje.
Razmatranja pucanja od korozije pod naponom
Osim pitinga, pucanje od korozije pod naponom kloridom (SCC) postaje problem u okruženjima zagrijane morske vode. Povišena temperatura i vlačni napon povećavaju osjetljivost.
Preostala naprezanja od proizvodnje ili ugradnje mogu se kombinovati sa naponom toplotnog širenja tokom rada. U punoj-morskoj vodi na povišenoj temperaturi, nehrđajući čelik 316 postaje osjetljiv na pucanje pod vlačnim opterećenjem.
Iako je SCC rjeđi od udubljenja u sistemima grijanja morske vode, ne može se zanemariti kod dugotrajnih-instalacija.
Poređenje sa alternativnim materijalima
Prilikom procjene primjene grijanja morske vode, važno je usporediti nehrđajući čelik 316 s alternativnim materijalima.
Dupleksni nerđajući čelici nude poboljšanu otpornost na hloridnu koroziju i pucanje pod naponom. Titanijum pruža izuzetnu otpornost na koroziju u morskoj vodi, održavajući pasivnu stabilnost filma čak i na povišenoj temperaturi.
Iako su ovi materijali skuplji, njihov produženi vijek trajanja u agresivnom morskom okruženju može opravdati ulaganje.
Za primjene koje uključuju kontinuirano grijanje u punoj-morski vodi, titan se općenito smatra pouzdanijim od 316.
Kada 316 može biti prihvatljivo
Nehrđajući čelik 316 još uvijek može biti prikladan u određenim aplikacijama koje se odnose na morsku vodu-pod kontroliranim uvjetima:
Razrijeđena ili djelomično desalinizirana morska voda
Povremeno grijanje umjesto kontinuiranog rada
Umjereni temperaturni nivoi sa konzervativnom gustoćom u vatima
Dobro{0}}kruže sistemi bez stagnacije
Ograničeno trajanje ekspozicije
U takvim slučajevima, 316 može pružiti prihvatljive performanse po nižoj cijeni u poređenju sa alternativama od titana ili visoko{1}}legura.
Zaključak: marginalna, ali uslovna izvedba
Nehrđajući čelik 316 može raditi u okruženjima s morskom vodom, ali njegova primjena kao grijaći element uvodi dodatni rizik od korozije zbog povišene površinske temperature.
U ambijentalnoj ili lagano zagrijanoj morskoj vodi može pružiti umjerenu izdržljivost. U kontinuiranim visokotemperaturnim sistemima grijanja morske vode, rizik od pojave rupa i korozije pod naponom značajno se povećava.
Uspješna upotreba 316 u aplikacijama grijanja morske vode ovisi o striktnoj kontroli temperature, protoka i trajanja izlaganja. Tamo gdje se agresivni uvjeti ne mogu ublažiti, materijali više{2}}legura ili titanijum nude sigurnije dugoročno-rješenje.
Konačno, nehrđajući čelik 316 radi blizu svoje granice otpornosti na koroziju u aplikacijama grijanja morske vode. Inženjerske odluke treba da odražavaju tu usku marginu.
