Le officine galvaniche, le linee di produzione elettrolitica, le stazioni di trattamento delle acque reflue con apparecchiature elettriche e i parchi industriali costieri sono generalmente dotati di un gran numero di impianti di distribuzione dell'energia, raddrizzatori, motori e sistemi di messa a terra. Le correnti vaganti fuoriuscite si diffonderanno attraverso mezzi di processo conduttivi come la soluzione di placcatura, le acque reflue e l'acqua circolante e fluiranno nei fasci di tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 immersi nell'elettrolita. Quando la corrente vagante fuoriesce dalla superficie dei tubi riscaldanti verso il mezzo, il metallo agisce come un anodo e subisce una violenta dissoluzione anodica, con conseguente rapida vaiolatura locale, penetrazione di scanalature e persino perforazione in un breve periodo di servizio. Diversamente dalla corrosione chimica convenzionale, la corrosione da correnti vaganti presenta una velocità di corrosione estremamente rapida e una posizione casuale, che spesso porta a perdite improvvise dei tubi di riscaldamento molto prima della durata di servizio progettata. Molte aziende prestano attenzione solo alla normale messa a terra delle apparecchiature elettriche, ma ignorano il collegamento equipotenziale e la progettazione della schermatura delle correnti di dispersione per gli impianti di riscaldamento, con conseguenti frequenti guasti alle apparecchiature indotti dalle correnti vaganti. Pertanto, l’isolamento elettrico standardizzato, la messa a terra equipotenziale e le tecnologie di monitoraggio della corrente vagante sono essenziali per eliminare il rischio di corrosione da corrente vagante per i tubi di riscaldamento.
La corrosione a corrente vagante segue i tipici meccanismi di dissoluzione anodica elettrochimica. Quando l'isolamento elettrico di motori, raddrizzatori, cavi e tubazioni di messa a terra è invecchiato o danneggiato, la corrente di dispersione entra nel mezzo liquido conduttivo e forma un circuito chiuso attraverso tubi riscaldanti metallici, involucri di serbatoi e reti di messa a terra. Se il tubo riscaldante funge da anodo di deflusso della corrente, gli elettroni fuoriescono dalla matrice di acciaio inossidabile e gli atomi di metallo perdono elettroni per dissolversi continuamente nell’elettrolita. Anche se la superficie dell'acciaio inossidabile forma una pellicola passiva completa-ricca di cromo, la corrente vagante ad alta-densità sfonda istantaneamente lo strato protettivo, formando fosse di corrosione concentrate nei punti di scarica della corrente. Una volta che si verifica la vaiolatura locale, la corrente convergerà ulteriormente in queste posizioni difettose, accelerando l'espansione e la penetrazione della fossa. A differenza della corrosione galvanica guidata dalle differenze di potenziale naturale, la corrosione da correnti vaganti si basa sull’energia dell’alimentazione esterna, quindi la sua velocità di corrosione è decine di volte superiore rispetto alla corrosione elettrochimica convenzionale, con forte repentinità e imprevedibilità.
Questo studio propone quattro schemi sistematici di prevenzione contro la corrosione da correnti vaganti dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316.
Innanzitutto, implementare un isolamento elettrico completo tra i gruppi di tubi di riscaldamento e tutte le apparecchiature elettrificate e le strutture dei serbatoi. Installare guarnizioni isolanti per flange, boccole in PTFE e basi di supporto isolanti nelle posizioni di collegamento di tubi di riscaldamento, staffe fisse, corpi di serbatoi e tubazioni metalliche per interrompere i circuiti conduttivi per la trasmissione di corrente vagante. I terminali del cablaggio in uscita del tubo di riscaldamento devono adottare strutture di cablaggio isolate e sigillate per evitare che perdite di potenza invadano il fascio tubiero attraverso il cablaggio elettrico. Tutti gli elementi di fissaggio di collegamento non devono essere a diretto contatto contemporaneamente sia con il tubo di riscaldamento che con la parete del serbatoio in acciaio al carbonio per evitare la formazione di canali di bypass della corrente vagante. Testare regolarmente la resistenza di isolamento delle apparecchiature di riscaldamento verso terra e sostituire tempestivamente i componenti isolanti obsoleti quando le prestazioni di isolamento scendono al di sotto della soglia di sicurezza.
In secondo luogo, costruire un sistema equipotenziale completo per tutte le strutture metalliche immerse all'interno dello stesso serbatoio. Collega fasci di tubi di riscaldamento, pareti interne del serbatoio, dispositivi di sospensione metallici e altri componenti metallici immersi con conduttori in rame a bassa-resistenza per mantenere lo stesso potenziale. Il collegamento equipotenziale elimina la differenza di potenziale tra le diverse parti metalliche dell'elettrolita, evitando il flusso di corrente tra i vari impianti e impedendo che il tubo di riscaldamento diventi un punto di scarica dell'anodo. Tutti i cavi equipotenziali dovrebbero adottare strutture corazzate anti-corrosione, con connessioni di crimpatura salde e regolare manutenzione antiruggine-per garantire prestazioni conduttive stabili a lungo-termine.
In terzo luogo, ottimizzare il layout della distribuzione dell'energia e rilevare regolarmente la corrente di dispersione delle apparecchiature. Raddrizzatori, convertitori di frequenza e apparecchiature elettriche ad alta-potenza devono essere disposti lontano dalle aree dei serbatoi di riscaldamento, con griglie di messa a terra dedicate e indipendenti per impedire che la corrente di dispersione entri nei mezzi di processo attraverso le reti di messa a terra pubbliche. Installare interruttori di protezione dalle perdite su tutte le apparecchiature elettriche collegate al sistema del serbatoio di produzione per interrompere immediatamente l'alimentazione in caso di perdite anomale. Evitare la posa mista di cavi di alimentazione e tubazioni di processo; tutti i cavi interrati dovranno essere posati con manicotti di protezione isolante per ridurre la probabilità di danni all'isolamento e dispersioni di corrente.
In quarto luogo, implementare il monitoraggio online delle correnti vaganti e dispositivi ausiliari di protezione catodica. Disponi gli elettrodi di riferimento e i sensori di corrente vicino ai fasci di tubi riscaldanti per monitorare in tempo reale-la potenziale fluttuazione e la densità di corrente di dispersione delle superfici in acciaio inossidabile. Una volta rilevata una potenziale deviazione anomala, vengono attivati segnali di allarme per ricordare al personale di manutenzione di risolvere tempestivamente i guasti di isolamento. Per le aree con distribuzione di energia complessa e frequenti interferenze di corrente vagante, installare sistemi di protezione catodica con anodo sacrificale per bloccare il potenziale del tubo di riscaldamento entro l'intervallo di protezione catodica sicuro, limitando la dissoluzione anodica causata dalla scarica di corrente vagante transitoria.
Le statistiche sulle applicazioni sul campo mostrano che i tubi riscaldanti dotati di isolamento completo e collegamento equipotenziale possono funzionare in sicurezza per più di 30 mesi senza guasti dovuti alla corrosione da corrente vagante. Al contrario, gli impianti di riscaldamento privi di misure di isolamento elettrico spesso subiscono perdite di penetrazione locale entro 4-8 mesi. In conclusione, un isolamento elettrico completo, un collegamento equipotenziale standardizzato, un design anti-perdite di distribuzione dell'energia ottimizzato e il monitoraggio della corrente vagante in-tempo reale possono bloccare sostanzialmente il percorso di trasmissione della corrente di dispersione. Queste specifiche elettriche anticorrosione-evitano efficacemente i danni da dissoluzione anodica ultra-veloce indotti dalla corrente vagante, migliorando notevolmente la sicurezza operativa e la durata di servizio dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 in vari ambienti di produzione industriale elettrificati.
