Hætta við galvaníska rýrnun þegar super duplex- og kolefnisstálflensur eru notaðar saman: 5 hönnunarbreytingar til að koma í veg fyrir tvímetallarýrnun

Hætta við galvaníska rýrnun þegar super duplex- og kolefnisstálflensur eru notaðar saman: 5 hönnunarbreytingar til að koma í veg fyrir tvímetallarýrnun

Þú átt rör úr super duplex rostfritt stáli (t.d. 2507) – framúrskarandi mótsögn gegn óxun, há styrkleiki, fullkominn fyrir sjávarvatn eða súr þjónusta. En á einhverjum tímapunkti verður þú að tengja það við kolefnisstálhnífu, kannski við pípufót á pípu, tengingu á skipunareiningu eða yfirgang til kolefnisstálshaus.

Þessi skrufaða tenging lítur óskaðleg út. En þú hefur nýlega búið til rafvirkna frumuna – og ef þú hönnar hana ekki rétt, mun kolefnisstálhnífurna óxna hratt, oftast rétt við þéttunargummu eða undir skrúfum.

Galvanískt rós (tveggjaþátta rós) á sér stað þegar tveir ólíkir málmtýpar eru raflega tengdir í rafleiðandi rósþætti (salthafsveiki, brakvík, eða jafnvel rökkvandi iðnaðarlönd). Minna dýrðarmálið (grájárn) verður anóðan og rósnar að forgangnum – stundum 10 til 100 sinnum hraðar en það myndi gera á einu.

Yfirfellt dúplexstál og grájárn eru langt frá hvort öðru á galvanísku röðinni. En þú getur samt notað þessa samsetningu örugglega ef þú fylgir fimm sannaðum hönnunarbreytingum. Þessi grein útskýrir hættuna og nákvæmlega hvernig hægt er að losna við hana.

1. Galvanísk röð: Af hverju eru yfirfellt dúplexstál og grájárn hættuleg pör

Galvanísk röð raðar málmum eftir rafeindarhugbundið áhrif þeirra í salthafsveiki. Málmarnir efst á listanum (anódískir, minna dýrðarmálmir) rósnast; málmarnir neðst (katóðískir, dýrðarmálmir) eru verndaðir.

Uppáhalds galvanísk spennu í salthafsveiki (miðað við Ag/AgCl viðmiðun):

Það munurinn á kolefnistál og super duplex er um það bil 400–500 mV . Það er mikill munur – nógu mikill til að valda ágætis galvánískri rýrnun, sérstaklega í rafeindaleiðandi rafvökvi eins og sjávarvatni (rafeindaleiðni ~50 mS/cm).

Þegar þessi tvö metali eru beint tengd – til dæmis kolefnistálflensan fest við super duplex-rör – verður kolefnistálið að anóðu og mun rýrna forgjörva. Rýrnunin fer oftast fram á nákvæmlega sameiginlegum jaðri, undir þéttunum eða við skrúfupunktana.

Dæmi úr raunveruleikanum: Í kælisvæði með sjávarvatni var notað super duplex 2507-rör með kolefnistálslip-on flensum (með yfirborðsbeþekkingu). Innan sex mánaða höfðu kolefnistálflensurnar alvarlega rýrnun í grofum undir þéttuninni og skrúfurnar voru fastlásðar af rústi. Super duplex-hluturinn var óbreyttur – sem er nákvæmlega vandamálið.

2. Raunveruleg kostnaður galvánískrar rýrnunar í flensatengingum

Galvánísk rýrnun við flensur valdar ekki jafna þynningu – hún valdar staðbundinni, hröðuðri rýrnun við litla anóðusvæði. Þetta er verst tilfellið því að róskaferðin getur verið mjög há (10–50 mm á ári).

Algeng ólíklega skemmdamynstur:

• Ríllur undir pakkanum – Steypujárnshnífur flensins róskast forgjörvilega undir pakkanum, brotinn þéttleiki og leka.

• Samband höfuðs bolts og mútus – Steypujárnsboltar (ef notaðir) róskast hratt við sambandsstaðinn við super duplex-flensinn.

• Sveifusamgöngusvæði – Ef steypujárnsgír er sveiflað beint við super duplex-flens (ekki mælt með), getur hituáhróðrað svæðið orðið anódískt.

• Kreppa undir flensinn – Staðgengt sjávarvatn eða raki sem fangist á milli flenshliðanna hrökkar rósku.

Niðurstaða: óáætluð stöðvun, skipting á flensum og möguleg öryggisvandamál (lekkandi þrýstiflúíði). Einstök flensbrot í mikilvægu rásarmyndunum geta kostað $50.000–200.000 í stöðvunartíma og viðgerðum.

3. Hönnunarbreyting #1: Rafmagnsfráskilja flensaparið

Mest áhrifamikla leiðin til að koma í veg fyrir galvaníska ruslan er að brjóta rafmagnshringinn milli tveggja málmanna. Ef engin rafstraumur getur flætt, verður engin galvanísk ruslan.

Hvernig á að gera það:

• Íslator-gasket-sett – Notaðu heilflötugan eða hringlaga gasket sem er gerður úr ekki rafleiðandi efni (t.d. PTFE, G10/FR4 eða fenólík). Þetta fráskilur flensyfirborðin.

• Íslator-boltahylur og -skífur – Hver bolti fer í gegnum plastrhylu (t.d. nálon eða polyamíd) sem fráskilur boltann frá super duplex-flensunni. Íslator-skífur (efst og neðst) koma í veg fyrir snertingu milli bolts/núts og báðra flensa.

• Dielektrisk flensskiljufyrirbæri – Viðskiptafyrirbæri (t.d. PSI, Advance Products) innihalda þéttun, hylki og skífur, með ákveðnum þrýstingi- og hitamörkum.

MÆLEFALIÐ: Skilja virkar aðeins ef allt raunverulegar rásir eru brunaðar. Tryggðu að:

• Hylkin á skrufunum ná yfir alla lengd skruugöngunnar.

• Skífurnar skilja bæði skrúfuhöfuðið og múskurna.

• Engin metallspánn, skrúfur eða mælitæki fara framhjá íslenskunni.

Viðvörun: Skilja hindrar einnig kathódískt verndunarstraum frá að nálgast steypujárnflensinn. Ef steypujárnflensinn er þegar skilinn gæti hann rusinn orðið á venjulegan hátt (ekki galvanískt) – en það er viðurkennt ef umhverfið er ekki áhrifameira. Í alvarlegum notkunarmáta má krefjast þekjs í stað skilja.

4. Hönnunarbreyting #2: Þekja steypujárnflensinn fullkomlega

Ef þú getur ekki skilgreint frá (t.d. rafleiðni er nauðsynleg fyrir jörðun eða kathódískt verndun), þá þekktu kolefnisstálflensunina til að minnka virka útsetta flatarmálið hennar. Galvanísk rafstraumstétt er hlutfallsleg við hlutfall flatarmáls kathóðu/ánóðu. Með því að þekkja ánóðuna (kolefnisstálið) minnkarðu rafstraumskröfuna drastískt.

Þekkingarkröfur fyrir galvaníska verndun:

• Full nýting – Þekkingin verður að ná yfir allar vatnskenndar yfirborðsflaturnar á kolefnisstálflensuninni: flensunarsíðuna, húfið, boltaholunum og jafnvel flatarmálið þar sem pakningin snertir (en varúð með þéttingu pakningarinnar).

• Há rafmagnsins í gegnumhaldandi styrkur – Þekkingin verður að vera óleiðandi og nógu þykk til að koma í veg fyrir punkthol.

• Góð tengdýrki – Samfusiónarepóx (FBE), vætiskært epóx eða polyúrethan. Litir sem beitt eru á staðnum eru minna áreiðanlegir vegna þess að kröfur birta kolefnisstálið.

Mældar þekkingarkerfi:

• Fusjónsbundin epló (FBE) – 300–500 mikrón, framleitt á verksmiðju. Best fyrir nýjar flensur.

• Vökva-epló (tveggja hluta) – 400–600 mikrón, beitt í tveimur lagum. Getur verið beitt á staðnum ef yfirborðsundirbúningurinn er fullkominn (SA 2.5 blöstrun).

• Líning af PTFE eða PFA – Fyrir mjög ágripandi aðstæður (t.d. heit sjávarvatn, sýrur). Dýr en útskýrir beitingu beinnar snertingu.

Lykilatriði: Það þarf að skjólga eða með sérstakri meðferð gasket-setningarsvæðið – þekjur geta brostinn eða flæði undir skruðþrýstingi. Notaðu þekktu flensu með sérstaka gasket eða tilgreindu flensu með loftupphafna metallflöt sem er ekki þekktur en er rafskilinn frá super duplex með gasket.

Áhrifaríkni: Vel þekkt flensa af kolefnissteypu getur minkað galvaníska ruslun um 90–99%. Hins vegar verður hver scratch eða óþekkt svæði („holiday“) lítið anóða umkringt stórum katóða (super duplex), sem leidir til hröðrar holubrotsskemmdar. Þess vegna er þekking einungis minna áreiðanleg en rafskilun.

5. Hönnunarbreyting nr. 3: Nota ómetallískan eða íslættan þéttunaraðal með stóran rásafjarlægð

Þéttunaraðallinn sjálfur getur annað hvort hjálpað eða skaðað. Leiðandi þéttunaraðall (t.d. snúiður þéttunaraðall með kolefnisstálsvindum) myndar beina rás fyrir rafstraum. Óleiðandi þéttunaraðall brýtur rásina.

Bestu efni fyrir þéttunaraðal við tvímetallíska flensur:

• PTFE-umhylming eða fullur PTFE – Frábær íslætting, efnaþol. Takmarkað við meðalháða þrýsting og hitastig.

• Svifandi gráfít með mika- eða PTFE-yfirborð – Leiðandi ef óbein gráfít snertir málm. Skilgreindu íslætta eða yfirborðsbein útgáfuna.

• Þjöppuð óasbestusíld (t.d. Garlock 3000 raða) – Meðalíslætting, en getur tekið upp raki og orðið leiðandi með tímanum. Ekki mælt með fyrir langtíma doppun.

• PTFE-fyllt eða glasfyllt epóxí (G10, FR4) – Steift, hátt þrýstiheldi, frábærður ílátur. Notaður í íslátningsmengjum.

Krepptími (lekkjuslóð): Gætið yfir að þéttunin hafi lengd yfir skruðhringinn og engar leiðandi slóðir. Í íslátningsmengjum er þéttunin oftast á allri flenssíðunni (full face) til að koma í veg fyrir að rafeindaleysa nái skruugöngunum.

Vandamál við uppsetningu: Notið aldrei grafitbyggða eða metallíhluta anti-seize á þéttun eða flenssíðunum. Grafit er leiðandi og getur myndað galvönsk brú. Notið aðeins PTFE-byggða þráðþéttun.

6. Hönnunarbreyting nr. 4: Aðlagið flenssíðuformið – Gera anódinn stærri

Í galvönsku pörinu er rófshraði anóðunnar hlutfallslegur við hlutfall flatarmáls katóðu/anóðu . Ef katóðan (yfir-dúplex) er miklu stærri en anóðan (kolsteypa), þá er rafstraumurinn samþrunginn á litla anóðuna og veldur hröðum áfalli.

Til að minnka hraðann, auka anóðuflatarmálið eða minnka katóðuflatarmálið .

Raunhæfar leiðir:

• Nota steikjusálmálsflensu sem er þykkri eða hefur stærri andlit – Þetta aukar útsetta anóðuflatarmálið og minnkar rafstraumstéttina. Hins vegar eru stærri flensur mögulega ekki raunhæfar.

• Minnka vatnsýkta flatarmál super duplex-flensunnar – Láta húfuna og bakhliðina á super duplex-flensunni vera með yfirborðsmeðferð, en láta einungis gasket-sambandsflatarmálið vera ómeðferð. Þetta minnkar katóðuflatarmálið. (Yfirborðsmeðferð super duplex er ekki til verndar hennar – heldur til að minnka katóðuyfirborðsflatarmálið.)

• Bæta við verndar- sinkanóðu sem er fest við steikjusálmálsflensuna – Þetta „yfirræður“ rafvirkna tvíundina og gerir sinkinn að anóðunni í stað steikjusálmálsins. Þetta er hins vegar flókinn ferli og er sjaldan framkvæmt fyrir flensur.

Auðveldari nálgun: Notaðu aðskilnað í stað þess að stjórna hlutföllum svæða. En ef aðskilnaður er ómögulegur, þá minnkar ávöxtun á kolefnistál (anóðunni) virk svæðið – sem er andstætt því sem ætlað er, því minni anóða rýrustar hraðar. Vántu, það er fínur greinarmunur: ávöxtun á kolefnistál minnkar flatarmál útsettrar anóðu, sem aukar rafstraumþéttleikann á hverju eftirstöðvuðu óbevöðuðu svæði og veldur rýrustungum. Því getur ávöxtun ein og sér verið skaðleg ef hún er ekki 100% fullkomin.

Betri nálgun: Ávöxtu ofur Duplex (kathóðunni) til að minnka vatnsveitt svæðið. Þetta minnkar beint áhrifastyrkinn vegna þess að svæði kathóðunnar er takmarkað. Kolefnistálið er eftir óbevöðuð en verndað vegna þess að galvanískur rafstraumurinn er lítill. Þetta er andstætt því sem við viljum hugsa en það er áhrifamikil nálgun.

Mælt er með: Aðskilnaður fyrst. Ef aðskilnaður mistekst, ávöxtu ytra flatarmál super duplex flens (nema það hluti sem snertir þéttunina) og láti kolefnistálið vera óbevöðuð eða ávöxtuð eins og við ákveðið er.

7. Hönnunarbreyting nr. 5: Stjórna rafeindaleysi – Halda því þurru eða nota rýrustuverndarefni

Galvanískt rós er háð rafleiðandi efni – vatni, sjóvatni, kondensvísi eða jafnvel háum rökkunargildi. Ef þú getur haldað flenssambandinu þurru , fer engin rafstraumur.

Praktískar aðferðir:

• Notaðu flenshylki eða verndarskýli – Plast- eða gummihylki sem vernda gegn regni, hreinsunarflokkun eða sjávarstöngu. Einfalt og ódýrt.

• Hlutaðu rafleiðandi rósræktaraðferð – Lánolín- eða vaxbyggðar þekjur (t.d. LPS, CorrosionX) á ytri hluta flensins. Ekki fyrir innri, vatnsbeðdar yfirborð.

• Fylltu hringlaga rýmið með dielektriskri smyrjusmör – Fyrir skrúfuð flens, fylltu skrúfugöngin og bilin á milli flensyfirborða með silíkón-dielektriskri smyrjusmör. Þetta heldur útfeði og gerir rafeindatenginguna óvirka.

• Notaðu þurrkun með þurru sticknisgasi – Fyrir lokaða kerfi skal halda svæðinu í kringum flensinn þurru, en þetta er sjaldan framkvæmanlegt fyrir utanaðkomandi flens.

Takmörkun: Þessar aðgerðir eru áhrifamiklar við áverkan af loftslags- eða skvettisvæði, en ekki við undirvatna eða stöðugt vökvað innri notkun. Ef væski inni er leiðandi (t.d. sævatn), er galvanískt par virkt óháð ytri þurrkun.

Fyrir innri straumferð: Þú verður að einangra eða hylja. Ytri aðgerðir hjálpa aðeins við ytri rós.

8. Samantektartöfla: Hverja hönnunarbreytingu á nota fyrir hverja notkun?

9. Athugunarlisti fyrir innkaup og uppsetningu tvímetallísks flenssambands

Þegar þú þarft að tengja ofurduplex rör við kolefnisstálflensu, tilgreindu eftirfarandi hluti:

Innkaup:

• Dielektrisk flensskiljufyrirbæri með ákveðinni þrýstings-/hitastigssamkvæmni og samhæfni við vötn.

• Íslensk boltahylki – lengd nákvæmlega jafn flensuthickness.

• Íslenskar skífur – ein undir hverja boltahöfuð, ein undir hvern mútun.

• Óleiðandi pakning – PTFE, G10 eða fenólkolt. Ekki snúin pakning með metallvindum.

• Kolefnisstálflensa með framleiðsluskyggnu (FBE eða vætiskolt) ef fráskilningur ekki er hægt að nota.

• Super duplex hnífur – staðall (engin sérstök þekja þarf ef einangrað).

Uppsetning:

• Hreinsaðu allar hnífaflötur – fjarlægið sker, rúst og rusl.

• Setjið inn einangrandi hylki í boltahol – gætið að þau verði ekki samþrýst.

• Setjið inn óleiðilegan hnífaboltann – miðið hann vandlega.

• Safnið boltana með einangrandi skífunum – ofan og neðan.

• Toggið saman í samræmi við tilgreininguna – ekki of miklu tog, sem getur samþrýst hylkin.

• Eftir að hafa töggð saman skal prófa rafmagnseiningu með margmælari (verður að birta >1 MΩ á milli hnífa).

• Hvetjið útsettar boltarændir og hnífaðra (valkvætt en hjálplegt).