במיכלי תגובה כימית, צינורות חימום מים במחזור, קווי ייצור אלקטרוליטי ומתקנים תעשייתיים אחרים, 316 צינורות חימום מנירוסטה מורכבים לעתים קרובות יחד עם תומכים מפלדת פחמן, מחברי ברזל יצוק, אביזרי מוליכים נחושת ורכיבי מתכת שונים אחרים. כאשר שני סוגים של מתכות בעלות פוטנציאל אלקטרודה שונה טבולות באלקטרוליטים מוליכים כגון מי שפכים, תמיסת ציפוי ומים במחזור תהליך, יתווצר תא קורוזיה גלווני באופן ספונטני. המתכת בעלת פוטנציאל האלקטרודה הנמוך משמשת כאנודה ועוברת פירוק סלקטיבי מהיר, בעוד פלדת אל-חלד פסיבית 316 בעלת פוטנציאל גבוה יותר פועלת כקתודה ומשיגה אפקט מגן. עם זאת, חריצים מקומיים, מגע לקוי וכיסוי בינוני לא אחיד עלולים לעורר היפוך האנודה של הקתודה, וכתוצאה מכך קורוזיה אינטנסיבית של שקעים על פני צינור החימום. מתכנני ציוד רבים מתמקדים רק בנוחות הרכבה ובחוזק מכני מבני, תוך התעלמות מההבדל הפוטנציאלי בין מתכות שונות ואמצעי בידוד נחוצים, מה שמוביל בסופו של דבר לניקוב מקומי מוקדם של צינורות חימום. לכן, תכנון התאמת פוטנציאל רציונלי ובידוד חשמלי מלא הם אמצעים טכניים חיוניים לביטול סיכוני קורוזיה גלווניים במערכות הרכבה מרובת-מתכת.
התרחשות של קורוזיה גלוונית דורשת שלושה תנאים הכרחיים בו זמנית: מתכות שונות עם הבדלי פוטנציאל אלקטרודה משמעותיים, מדיום אלקטרוליט מוליך ומעגל מוליך סגור המחבר בין שתי המתכות. בסביבות המכילות כלוריד- ניטרליות וחלשות, פלדת אל-חלד פסיבית 316 היא בעלת פוטנציאל מעגל פתוח- גבוה בהרבה מאשר פלדת פחמן, ברזל יצוק וסגסוגות נחושת רגילות. ברוב המקרים, אביזרי פלדת פחמן מחלידים עדיפות כדי להגן על צינורות חימום מנירוסטה. ברגע שהסרט הפסיבי של צינור החימום ניזוק משריטות מכניות, עייפות תרמית או שחיקת נוזלים, מטריצת המתכת הטרייה החשופה תהפוך לאנודה של התא הגלווני, ויגרום להתמוססות אנודית מקומית מהירה במיוחד במיקום הפגום. הבדל פוטנציאלי גדול יותר בין מתכות מותאמות מוביל לצפיפות זרם גלווני גבוהה יותר וקצב קורוזיה מהיר יותר של האנודה. בנוסף, יחס שטחי קתודה-לא הגיוני יחמיר מאוד את הקורוזיה: קתודה מפלדת אל-חלד בשטח- גדול בשילוב עם אנודת נירוסטה זעירה פגומה תגרום להיווצרות חריפות מרוכזות חמורות באתר הפגם.
מחקר זה מציג ארבע אסטרטגיות מניעה שיטתיות נגד קורוזיה גלוונית עבור 316 צינורות חימום מנירוסטה בתנאי עבודה מרובי-מכלול מתכת.
ראשית, בצע אופטימיזציה של התאמת מתכת כדי לשלוט בהפרש פוטנציאל האלקטרודה בטווח הבטוח. יש לתת עדיפות לאימוץ נירוסטה 316 או 316L עבור כל האביזרים התואמים לרבות סוגריים, אוגנים וברגי חיבור כדי לבטל את ההבדלים הפוטנציאליים. כאשר אילוצי עלויות מונעים יישום מלא של נירוסטה, יש לשלוט על הפער הפוטנציאלי בין מתכות מזווגות מתחת ל-150 mV במדיות שירות בפועל. חיבור ישיר בין צינורות חימום למתכות בפעילות גבוהה- כגון פלדת פחמן, ברזל יצוק, אלומיניום ופלדה מגולוונת אסור בסביבות טבילה ארוכות-עם מוליכות אלקטרוליט גבוהה.
שנית, פרוס רכיבי בידוד עמידים-בטמפרטורה גבוהה כדי לנתק לולאות מוליכות בין מתכות שונות. יש להתקין אטמי PTFE, שרוולים קרמיים ורפידות סיליקון עמידות בחום-בכל עמדות המגע בין צינורות חימום ותומכי נירוסטה, ברגים וקונכיות מיכל שאינם-. כל אטב יצויד בתותב מבודד כדי למנוע מגע ישיר של מתכת. חומרי בידוד נבחרים זקוקים לעמידות מצוינת להזדקנות, עמידות להידרוליזה ויכולת דחיסה כדי למנוע כשל בידוד הנגרם מחדירת בינונית בעומס טמפרטורה מתחלפת ו-הקרצוף נוזלים לטווח ארוך. אפילו עבור זוגות מתכת עם הפרשי פוטנציאל קטנים, תאים גלווניים לא יכולים להיווצר לאחר בידוד חשמלי מוחלט.
שלישית, התאם באופן סביר את יחס שטח האנודה- של הקתודה כדי למנוע קורוזיה מואצת מרוכזת. כאשר לא ניתן להימנע מחיבור מתכתי שונה, תכנן את רכיב האנודה עם פוטנציאל- נמוך עם שטח מגע גדול יותר, ומזער את האזור הפגום החשוף בצינור החימום מנירוסטה. תיקון פסיבציה מקומי בזמן יתבצע לשריטות, אזורי חמצון ריתוך ונזקי סרט פסיבי כדי למנוע היווצרות אזורי אנודה זעירים על משטח הקתודה הנירוסטה -הגדול. תומכי פלדת פחמן יהיו מצופים בציפויים אנטי--בעלי ביצועים גבוהים נגד קורוזיה כדי להפחית זרם גלווני ולהאט את התקדמות הקורוזיה הכוללת.
רביעית, אמצו הגנה קתודית של האנודה להקרבה כאמצעי עזר נגד-קורוזיה עבור תרחישים בלתי נמנעים של הרכבה מרובת-מתכות. בלוקי אנודה קורבן של אבץ או מגנזיום מסודרים ליד צרור צינור החימום בתחתית מיכלי התגובה. אנודות הקרבה עם פוטנציאל-נמוך אלו מתמוססות באופן מועדף וגורמות לכל ציוד החימום להישאר במצב ההגנה הקתודי, מה שיכול לעכב גם קורוזיה גלוונית מתכתית שונה וגם התמוססות אנודית-של זרם תועה. נדרשת בדיקת עובי רגילה של אנודות הקרבה כדי ליישם החלפה בזמן לפני צריכה מלאה כדי למנוע כשל בהגנה.
נתוני יישום-לטווח ארוך מראים שצינורות חימום המצוידים באמצעי בידוד מלאים יכולים לפעול ברציפות במשך יותר מ-24 חודשים ללא כשל בקורוזיה גלוונית. לעומת זאת, מכלולים ללא הגנת בידוד סובלים מנקב חריף מקומי חמור בתוך 5 עד 8 חודשים. לסיכום, התאמת חומרים פוטנציאליים שווה ערך, בידוד חשמלי בטווח מלא, פריסת שטח קתודה- אופטימלית והגנה מסייעת לאנודה להקרבה יכולים לחסום ביסודיות את תנאי ההיווצרות של תאים גלווניים. מפרטים נגד קורוזיה מרובים-מתקנים נגד-מכלול מתכת מונעים ביעילות כשלי קורוזיה מואצים הנגרמים על ידי צימוד הבדלים פוטנציאליים, מאריכים משמעותית את חיי השירות ומשפרים את היתרונות הכלכליים התפעוליים של 316 צינורות חימום מנירוסטה בציוד תעשייתי מורכב.
