Un impianto chimico ha estratto un riscaldatore a immersione in PTFE da una vasca di decapaggio con acido solforico dopo quattordici mesi di servizio. La superficie della guaina rivolta verso il processo era in buone condizioni. L'area dietro le staffe di montaggio-le regioni in cui le staffe entrano in contatto con il riscaldatore-mostravano macchie scure e vaiolature. Il metallo sotto il PTFE si era corroso e in due punti la corrosione era penetrata abbastanza in profondità da creare una perdita stenopeica.
La corrosione interstiziale si verifica negli spazi stretti tra le staffe di montaggio e la superficie del riscaldatore. Lo spazio è troppo piccolo per la circolazione del fluido ma sufficientemente grande per consentire l'ingresso del fluido di processo. Il fluido nella fessura diventa stagnante e la chimica all'interno della fessura cambia in modo da accelerare la corrosione.
Perché si formano delle fessure dietro le staffe di montaggio
Le staffe di montaggio sono fissate al riscaldatore mediante saldatura, imbullonatura o bloccaggio. Ciascun metodo di fissaggio crea una fessura tra la staffa e la superficie del riscaldatore. La fessura può essere larga solo pochi millesimi di pollice, ma è abbastanza grande da consentire la penetrazione del liquido per azione capillare.
La fessura è protetta dal flusso di massa. Il fluido all'interno non può circolare. L'ossigeno e altre specie disciolte vengono consumate dalle reazioni di corrosione ma non possono essere reintegrate. La chimica del fluido interstiziale cambia.
| Metodo di allegato | Larghezza della fessura | Scambio di fluidi | Rischio di corrosione | Migliori pratiche |
|---|---|---|---|---|
| Staffa saldata | 0–0,05 mm | Nessuno | Elevato nei difetti di saldatura | Saldatura a piena penetrazione |
| Staffa imbullonata | 0,05–0,2 mm | Molto basso | Molto alto | Sigillare con guarnizione |
| Staffa fissata | 0,1–0,5 mm | Basso | Alto | Utilizzare un cuscinetto in PTFE solido |
| Staffa scanalata | 0,5–1,0 mm | Moderare | Moderare | Sciacquare con acqua |
Metodi di fissaggio delle staffe e relativo rischio di corrosione interstiziale
La chimica della corrosione interstiziale
In una fessura, l'ossigeno disciolto nel fluido viene consumato dalla reazione di corrosione iniziale. L'ossigeno non può essere reintegrato perché la fessura è protetta dal flusso di massa. La concentrazione di ossigeno all'interno della fessura diminuisce, mentre la concentrazione all'esterno rimane elevata. La differenza crea una cella di concentrazione di ossigeno.
Il metallo all'interno della fessura diventa anodico-si corrode. Il metallo all'esterno della fessura diventa catodico-è protetto. Il tasso di corrosione all'interno della fessura accelera.
Gli ioni metallici prodotti dalla reazione di corrosione attraggono gli ioni cloruro dal fluido sfuso. La concentrazione di cloruro all'interno della fessura aumenta, raggiungendo talvolta più volte la concentrazione apparente. L'elevata concentrazione di cloruro accelera ulteriormente la corrosione.
Il pH all'interno della fessura diminuisce quando gli ioni metallici si idrolizzano. L'ambiente acido accelera ancora di più la corrosione. Il risultato è una fossa che si approfondisce rapidamente e può penetrare nella guaina del riscaldatore.
Perché i riscaldatori rivestiti in PTFE-sono ancora vulnerabili
Il rivestimento in PTFE su un riscaldatore ha lo scopo di proteggere il metallo sottostante dal fluido di processo. Ma il rivestimento non si estende nella fessura tra la staffa e il riscaldatore. Se il rivestimento viene danneggiato durante l'installazione della staffa o se la fessura non è completamente sigillata, il fluido di processo può entrare in contatto con il metallo nudo.
Anche se il rivestimento è intatto, può formarsi una fessura tra il rivestimento e l'attacco. Il rivestimento può essere leggermente permeabile e il fluido che penetra nel rivestimento crea una fessura tra il rivestimento e il metallo.
Prevenire la corrosione interstiziale
La prevenzione più efficace è eliminare la fessura. Una staffa saldata al riscaldatore con una saldatura a-penetrazione completa non presenta fessure. La saldatura sigilla il giunto e impedisce l'ingresso di liquidi.
Se la saldatura non è pratica, una guarnizione o un sigillante possono riempire la fessura. Una guarnizione in PTFE o un sigillante in fluoropolimero impedisce al fluido di entrare nello spazio tra la staffa e il riscaldatore.
Un solido cuscinetto in PTFE tra la staffa e il riscaldatore elimina completamente la fessura. Il cuscinetto è comprimibile e riempie lo spazio vuoto, mentre il PTFE è chimicamente inerte.
| Misura di prevenzione | Effetto sulla corrosione interstiziale | Attuazione | Costo |
|---|---|---|---|
| Saldatura-a completa penetrazione | Elimina la fessura | Fabbricazione | Moderare |
| Guarnizione in PTFE | Sigilla la fessura | Assemblea | Basso |
| Sigillante fluoropolimerico | Sigilla la fessura | Assemblea | Basso |
| Cuscinetto in PTFE solido | Elimina la fessura | Progettazione della staffa | Moderare |
Misure di prevenzione della corrosione interstiziale dietro le staffe di montaggio
Quando la corrosione interstiziale indica un problema di progettazione
Un riscaldatore che sviluppa corrosione interstiziale nonostante la corretta progettazione della staffa indica che il rivestimento o il materiale della staffa non è adatto all'applicazione. Una configurazione personalizzata del riscaldatore a immersione in PTFE con staffe saldate, guarnizioni in PTFE o cuscinetti in PTFE solidi risolve la causa principale della corrosione interstiziale. Il processo di specifica richiede la chimica del bagno, la temperatura operativa, il design della staffa e la potenza richiesta. Per le strutture con prodotti chimici aggressivi, questo approccio specifico per l'applicazione riduce la corrosione interstiziale e prolunga la durata di servizio del riscaldatore.
