Nelle vasche per reazioni chimiche, nelle condotte di circolazione del riscaldamento dell'acqua, nelle linee di produzione galvanica e in altri impianti industriali, i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 sono spesso assemblati insieme a supporti in acciaio al carbonio, elementi di fissaggio in ghisa, raccordi conduttivi in rame e altri diversi componenti metallici. Quando due tipi di metalli con potenziali elettrodici diversi vengono immersi in elettroliti conduttivi come acque reflue, soluzioni di placcatura e acqua circolante di processo, si formerà spontaneamente una cella di corrosione galvanica. Il metallo con potenziale dell'elettrodo inferiore funge da anodo e subisce una rapida dissoluzione selettiva, mentre l'acciaio inossidabile 316 passivato con potenziale più elevato funge da catodo e ottiene un effetto protettivo. Tuttavia, fessure locali, scarso contatto e copertura irregolare del mezzo possono innescare l'inversione del catodo-anodo, con conseguente intensa corrosione per vaiolatura sulla superficie del tubo riscaldante. Molti progettisti di apparecchiature si concentrano solo sulla comodità di assemblaggio e sulla resistenza meccanica strutturale, ignorando la potenziale differenza tra metalli diversi e le necessarie misure di isolamento, che alla fine portano alla perforazione locale prematura dei tubi riscaldanti. Pertanto, la progettazione razionale dell'adattamento del potenziale e l'isolamento elettrico completo sono mezzi tecnici essenziali per eliminare i rischi di corrosione galvanica nei sistemi di assemblaggio multi-metallo.
Il verificarsi della corrosione galvanica richiede tre condizioni indispensabili contemporaneamente: metalli diversi con significative differenze di potenziale tra gli elettrodi, un mezzo elettrolitico conduttivo e un circuito conduttivo chiuso che collega i due metalli. In ambienti contenenti cloruro-neutri e debolmente alcalini, l'acciaio inossidabile passivato 316 possiede un potenziale di circuito aperto-molto più elevato rispetto all'acciaio al carbonio, alla ghisa e alle comuni leghe di rame. Nella maggior parte dei casi, gli accessori in acciaio al carbonio si corrodono preferibilmente per proteggere i tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile. Una volta che la pellicola passiva del tubo riscaldante viene danneggiata da graffi meccanici, fatica termica o erosione fluida, la matrice metallica fresca esposta si convertirà nell'anodo della cella galvanica, provocando una dissoluzione anodica localizzata estremamente rapida nella posizione difettosa. Una maggiore differenza di potenziale tra i metalli accoppiati porta a una maggiore densità di corrente galvanica e a una velocità di corrosione dell’anodo più rapida. Inoltre, un rapporto irragionevole dell'area del catodo-anodico aggraverà notevolmente la corrosione: un catodo in acciaio inossidabile di ampia-area accoppiato con un minuscolo anodo in acciaio inossidabile danneggiato indurrà una grave vaiolatura concentrata nel sito del difetto.
Questo studio propone quattro strategie di prevenzione sistematica contro la corrosione galvanica per i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in condizioni di lavoro di assemblaggio multi-metallo.
Innanzitutto, ottimizzare l'abbinamento dei metalli per controllare la differenza di potenziale degli elettrodi entro l'intervallo di sicurezza. La priorità dovrebbe essere data all'adozione dell'acciaio inossidabile 316 o 316L per tutti gli accessori abbinati, comprese staffe, flange e bulloni di collegamento per eliminare sostanzialmente la potenziale differenza. Quando i vincoli di costo impediscono l’applicazione completa dell’acciaio inossidabile, il potenziale divario tra i metalli accoppiati deve essere controllato al di sotto di 150 mV nei mezzi di servizio effettivi. Il collegamento diretto tra tubi di riscaldamento e metalli ad alta-attività come acciaio al carbonio, ghisa, alluminio e acciaio zincato è vietato in ambienti di immersione a lungo-termine con elevata conduttività dell'elettrolita.
In secondo luogo, utilizza componenti isolanti resistenti alle alte-temperature per interrompere i circuiti conduttivi tra metalli diversi. Guarnizioni in PTFE, manicotti in ceramica e cuscinetti isolanti in silicone resistente al calore-devono essere installati in tutte le posizioni di contatto tra i tubi di riscaldamento e i supporti, i bulloni e i gusci del serbatoio non-in acciaio inossidabile. Ciascun elemento di fissaggio dovrà essere dotato di una boccola isolante per evitare il contatto diretto con il metallo. I materiali isolanti selezionati necessitano di un'eccellente resistenza all'invecchiamento, resistenza all'idrolisi e capacità di compressione per prevenire guasti all'isolamento causati da infiltrazioni medie sotto carico di temperatura alternata e lavaggio di fluidi a lungo termine. Anche per coppie di metalli con piccole differenze di potenziale non è possibile la formazione di celle galvaniche dopo un completo isolamento elettrico.
In terzo luogo, regolare ragionevolmente il rapporto tra l'area del catodo-l'anodo per evitare la corrosione accelerata concentrata. Quando non è possibile evitare connessioni metalliche diverse, progettare il componente dell'anodo a basso-potenziale con un'area di contatto più ampia e ridurre al minimo l'area difettosa esposta sul tubo di riscaldamento in acciaio inossidabile. Sarà effettuata una tempestiva riparazione locale della passivazione per graffi, zone di ossidazione della saldatura e danni al film passivo per impedire la formazione di minuscole regioni anodiche sulla superficie del catodo in acciaio inossidabile di ampia-area. I supporti in acciaio al carbonio saranno rivestiti con rivestimenti anticorrosione ad alte prestazioni--per ridurre la corrente galvanica e rallentare il progresso complessivo della corrosione.
In quarto luogo, adottare la protezione catodica dell'anodo sacrificale come misura anticorrosione ausiliaria-per scenari inevitabili di assemblaggio multi-metallo. I blocchi di anodi sacrificali di zinco o magnesio sono disposti vicino al fascio tubiero di riscaldamento sul fondo dei serbatoi di reazione. Questi anodi sacrificali a basso-potenziale si dissolvono preferenzialmente e fanno sì che l'intera apparecchiatura di riscaldamento rimanga nello stato di protezione catodica, che può inibire sia la corrosione galvanica di metalli diversi che la dissoluzione anodica indotta da correnti vaganti-. È necessaria un'ispezione regolare dello spessore degli anodi sacrificali per attuare una sostituzione tempestiva prima del completo consumo in modo da evitare guasti alla protezione.
I dati applicativi sul campo a lungo-termine mostrano che i tubi riscaldanti dotati di misure di isolamento isolante completo possono funzionare ininterrottamente per più di 24 mesi senza guasti dovuti alla corrosione galvanica. Al contrario, i gruppi senza protezione isolante subiscono una grave perforazione locale per vaiolatura entro 5-8 mesi. In conclusione, la corrispondenza del potenziale equivalente del materiale, l'isolamento elettrico a gamma completa, il layout ottimizzato dell'area dell'anodo e del catodo e la protezione ausiliaria dell'anodo sacrificale possono bloccare completamente le condizioni di formazione delle celle galvaniche. Le specifiche anticorrosione standardizzate di assemblaggi multi-metallici-evitano efficacemente guasti per corrosione accelerata causati da potenziali differenze di accoppiamento, estendendo significativamente la durata di servizio e migliorando i vantaggi economici operativi dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in apparecchiature industriali complesse.
