Una linea di placcatura PCB ha sostituito un riscaldatore a immersione in PTFE dopo soli otto mesi di servizio. La superficie della guaina presentava un disegno di cavità profonde e localizzate concentrate sul lato rivolto verso le sbarre collettrici del raddrizzatore. Il PTFE era intatto altrove. I fori erano penetrati nella guaina e avevano causato una perdita. I raddrizzatori dell'impianto non erano isolati dal serbatoio e la corrente vagante scorreva attraverso il bagno galvanico fino al riscaldatore collegato a terra.
La corrente vagante è una corrente elettrica che scorre attraverso percorsi non previsti in un sistema di placcatura. Proviene da raddrizzatori, sbarre collettrici e collegamenti elettrici non adeguatamente isolati. La corrente entra nel bagno galvanico e trova un percorso verso terra attraverso la struttura del serbatoio, il riscaldatore o l'impianto idraulico. Laddove la corrente lascia la superficie metallica, provoca corrosione.
Come la corrente vagante causa la vaiolatura
La corrosione da corrente vagante si verifica nel punto in cui la corrente lascia la superficie metallica ed entra nell'elettrolita. Il metallo a quel punto diventa anodico e si dissolve. La corrosione è localizzata e può penetrare rapidamente nel metallo.
La quantità di metallo perso è proporzionale alla corrente. Una corrente vagante di appena 1 ampere può sciogliere circa 1 chilogrammo di acciaio in un anno. Una corrente di 10 ampere può sciogliere 10 chilogrammi-abbastanza da distruggere la guaina di un riscaldatore in mesi.
| Corrente vagante | Perdita di metallo all'anno | Tasso di penetrazione sull'acciaio | Tempo di perforazione (guaina da 2 mm) |
|---|---|---|---|
| 0.1 A | 0,1 kg | 0,013 mm/anno | >150 anni |
| 1 A | 1 chilogrammo | 0,13 mm/anno | 15 anni |
| 5 A | 5 chilogrammi | 0,65 mm/anno | 3,1 anni |
| 10 A | 10 chilogrammi | 1,3 mm/anno | 1,5 anni |
| 50 A | 50 chilogrammi | 6,5 mm/anno | 3,7 mesi |
Corrente vagante e suoi effetti sulla corrosione dell'acciaio nei bagni galvanici
Perché il lato rivolto verso il raddrizzatore è più interessato
La corrente vagante fluisce dalle sbarre collettrici del raddrizzatore attraverso il bagno galvanico fino a terra. La densità di corrente è massima vicino alla sorgente-alle sbarre-e diminuisce con la distanza. Il lato del riscaldatore rivolto verso il raddrizzatore riceve la densità di corrente più elevata. Le fosse si formano da quel lato.
Anche la corrente segue il percorso di minor resistenza. Se il riscaldatore è collegato a terra e il serbatoio no, la corrente potrebbe concentrarsi sul riscaldatore. Il riscaldatore diventa il percorso preferito verso terra e lì si concentra la vaiolatura.
Perché i riscaldatori rivestiti in PTFE-sono ancora vulnerabili
Il rivestimento in PTFE su un riscaldatore è un isolante elettrico. Dovrebbe impedire alla corrente vagante di raggiungere la guaina metallica. Ma il PTFE è sottile e potrebbe presentare difetti-fori di spillo, graffi o punti sottili-che consentono il passaggio della corrente.
Una volta che la corrente raggiunge la guaina metallica attraverso un difetto del rivestimento, crea una cella di corrosione locale. Il metallo nel difetto diventa anodico e si dissolve. La fossa si approfondisce e può penetrare nella guaina.
La corrente vagante accelera anche la degradazione del PTFE. La corrente genera calore in corrispondenza del difetto e il calore degrada il PTFE attorno al foro. Il PTFE degradato è più permeabile e consente il passaggio di più corrente.
Prevenire la corrosione da corrente vagante
La prevenzione più efficace è eliminare la corrente vagante. Ciò significa isolare i raddrizzatori, le sbarre collettrici e i collegamenti elettrici dal serbatoio e dall'impianto idraulico. L'uscita del raddrizzatore deve essere collegata solo agli anodi e ai catodi, senza altri percorsi verso terra.
La messa a terra del serbatoio e del riscaldatore su una terra comune può ridurre la differenza di potenziale che genera corrente vagante. La messa a terra dovrebbe essere effettuata in un unico punto per evitare ritorni di terra.
L'uso di un riscaldatore isolato-non collegato elettricamente al serbatoio-può impedire il passaggio di corrente vagante attraverso il riscaldatore. Il riscaldatore è alimentato da un trasformatore di isolamento o da un'alimentazione con messa a terra separata dal circuito di placcatura.
| Misura di prevenzione | Effetto sulla corrente vagante | Attuazione | Costo |
|---|---|---|---|
| Isolamento del raddrizzatore | Elimina la fonte | Lavori elettrici | Moderare |
| Messa a terra-punto singolo | Riduce la differenza potenziale | Lavori elettrici | Basso |
| Alimentazione del riscaldatore isolata | Blocca il percorso corrente | Trasformatore o alimentazione separata | Più alto |
| Integrità del rivestimento | Blocca la corrente in corrispondenza dei difetti | Controllo di qualità | Moderare |
Misure di prevenzione della corrosione da correnti vaganti nelle linee di placcatura
Quando la corrente vagante indica un problema di progettazione
Un riscaldatore che soffre di vaiolature di corrente vagante nonostante l'isolamento del raddrizzatore e una corretta messa a terra indica che la disposizione del serbatoio o l'impianto elettrico stanno creando un'inevitabile differenza di potenziale. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con alimentazione isolata, rivestimento spesso e superficie-esente da difetti risolve la causa principale della corrosione da corrente vagante. Il processo di specifica richiede la disposizione del raddrizzatore, il sistema di messa a terra, la chimica del bagno e la potenza richiesta. Per le strutture con problemi di corrente vagante, questo approccio specifico per l'applicazione riduce la vaiolatura e prolunga la durata del riscaldatore.
