W jaki sposób obecność gumowej wykładziny na ściance zbiornika zmienia ryzyko korozji galwanicznej w przypadku niezwiązanej grzałki tytanowej w tym samym elektrolicie?

Natomiast dla inżyniera procesu umieszczającego tytanową grzałkę zanurzeniową w stalowym zbiorniku z gumową wykładziną ryzyko korozji galwanicznej jest zupełnie inne niż w przypadku zbiornika ze stali bez wykładziny. Tytanowy grzejnik jest galwanicznie połączony z ogromną powierzchnią stali węglowej w stalowym zbiorniku bez wykładziny. Stal (anoda) ulega korozji, chroniąc tytan (katodę). Ściana stalowego zbiornika koroduje, ale tytanowa grzałka nie ulega korozji. Gumowy izolator w zbiorniku-wyłożonym gumą izoluje elektrycznie stal od elektrolitu. Nie ma teraz dużego obszaru katodowego, z którym można by połączyć grzejnik tytanowy. Jeśli jednak w gumowej wyściółce wystąpi jakakolwiek drobna wada (dziurka, zadrapanie lub uszkodzony obszar), powstaje bardzo szkodliwa para galwaniczna, w której bardzo mała ilość odsłoniętej stali (anoda) jest połączona z bardzo dużą powierzchnią tytanu (katoda). Prąd galwaniczny koncentruje się na małym uszkodzeniu stali i powoduje szybkie, głębokie wżery stalowej ściany zbiornika pod gumą, powodując oderwanie okładziny i awarię zbiornika. Zbiornik ulega awarii, ale sam tytanowy grzejnik jest nieuszkodzony.

Mechanizm korozji galwanicznej w zbiornikach-wyłożonych gumą
Gumowa podszewka. Gumowa wykładzina zbiornika wyłożonego gumą izoluje elektrycznie podłoże stalowe od elektrolitu. Grzejnik tytanowy jest elektrycznie izolowany od stali po zanurzeniu. Żaden prąd galwaniczny nie przejdzie, a tytan i stal (pokryte nieuszkodzoną gumą) nie ulegną korozji. Jeśli jednak gumowa wyściółka jest uszkodzona (dziura, przecięcie lub uszkodzony obszar), odsłonięta stal działa jak mała anoda. Ogromny tytanowy grzejnik (i wszelkie inne zwilżone powierzchnie metalowe) to gigantyczna katoda. Stosunek powierzchni katodowej do powierzchni anodowej może być większy niż 1000:1. Prąd galwaniczny skupia się na małej skazie stali, co powoduje gęstość prądu w miejscu uszkodzenia od 1 do 10 mA/cm2. Wysoka gęstość prądu szybko rozpuszcza stal, tworząc głęboki rów, który podcina gumową wykładzinę. Guma traci przyczepność, może odpadać i odsłaniać więcej stali, co zwiększa awaryjność. Ponieważ tytanowy grzejnik sam w sobie jest katodą, jest on chroniony i nie ulega uszkodzeniu.

Ilościowe oznaczanie gęstości prądu galwanicznego w miejscach uszkodzeń wykładzin gumowych
Tytanowa powierzchnia grzejna (cm2) Powierzchnia defektu gumy (cm2) Stosunek powierzchni katody do anody Prąd galwaniczny (μA) Gęstość prądu w miejscu uszkodzenia (mA/cm2) Czas do perforacji Ściana zbiornika ze stali 6 mm (lata) 1,000 10 (duży defekt) 100:1 1,000 0.1 5-10 1,000 1 (otworka) 1000:1 1,000 1.0 0.5-1 1,000 0.1 (mała rysa) 10 000:1 1,000 10 0.05-0.1 (tygodnie do miesięcy) 2,000 0.1 20000:1 2,000 20 0.03-0.05 (miesiące) 5,000 0.1 50 000:1 5,000 50 < 1 miesiąc 10,000 0.1 100,000:1 10,000 100 < 2 tygodnie
Scenariusz montażu grzejników tytanowych w zbiornikach wyłożonych gumą-: przewodnik
Stan połączenia elektrycznego podgrzewacza wykładziny zbiornika. Ryzyko galwaniczne. Zalecane działanie
Guma jest OK, żadnych wad. Grzejnik oddzielony (nie połączony) Bardzo niski (brak obwodu) OK. Coroczna okładzina monitora.
Żadnych wad, guma nienaruszona. Podgrzewacz połączony ze stalą (uziemieniem). Niski (brak kontaktu elektrolitu ze stalą). Opcjonalnie, ale zalecany.
małe dziurki (< 1 mm2) in rubberHeater isolated High (localized pitting of steel)Fix pinholes. The heater is isolated by nylon bushings.
Otwory w gumie. Grzałka ze stali. Niski (tytan i stal o równym potencjale). Klejenie polega na wyrównywaniu potencjałów i usuwaniu pary galwanicznej.
Guma, duży uszkodzony obszar. Izolacja grzejnika. Bardzo wysoka (ogromny obszar odsłonięty ze stali). Natychmiast wyeliminuj grzejnik lub napraw wykładzinę.
Wiek wykładziny gumowej > 10 lat (usterki nieznane) Izolacja grzejnika Nieznany (prawdopodobnie duża) Wykonać próbę iskrową wykładziny. Izolacja grzejnika.
Any tank with rubber lining and cathodic protectionHeater isolated Low (CP protects steel) OK. Check that the CP system is working.
Rozwiązania inżynieryjne ograniczające ryzyko galwaniczne
Dostępne są trzy opcje zapobiegania niebezpieczeństwu korozji galwanicznej uszkodzeń okładzin, gdy tytanowa grzałka ma być zainstalowana w zbiorniku wyłożonym-gumą. W pierwszym wariancie grzałka tytanowa jest połączona elektrycznie ze stalową ścianą zbiornika (np. za pomocą miedzianego drutu przymocowanego do niepowlekanej złączki). Jeśli tytan i stal mają ten sam potencjał, prąd galwaniczny wynosi zero, nawet jeśli gumowa wykładzina ma wady. Stal jest chroniona przez ogromną powierzchnię katodową tytanu (ochrona katodowa). Druga metoda polega na przymocowaniu anody protektorowej (cynkowej lub aluminiowej) do grzejnika tytanowego. W przypadku jakiejkolwiek wady okładziny koroduje anoda, a nie stal. Trzecia metoda polega na wykonaniu testu iskrowego na gumowej wykładzinie przed montażem nagrzewnicy, aby znaleźć i usunąć wszystkie usterki. Otworki wykrywa się za pomocą-testera iskier o wysokim napięciu (5–15 kV), który zamyka obwód prowadzący do stalowego podłoża. Jeśli zostanie wykryta usterka, zostanie ona naprawiona za pomocą gumowej substancji łatającej.

Wniosek: podgrzewacz-izolowany gumą-zbiorniki z wyściółką stwarzają wysokie ryzyko galwaniczne w przypadku uszkodzeń wykładziny
Dodatek gumowej wykładziny w ścianie zbiornika całkowicie zmienia ryzyko korozji galwanicznej w przypadku niezwiązanej grzałki tytanowej. Duża stalowa powierzchnia stanowi anodę protektorową chroniącą tytanową grzałkę w stalowym zbiorniku bez wykładziny. Stal jest elektrycznie izolowana od elektrolitu w zbiorniku wyłożonym-gumą. Kiedy gumowa wykładzina jest uszkodzona (dziurka, przetarcie lub uszkodzenie), powstaje niezwykle szkodliwa para galwaniczna: bardzo mała stalowa anoda połączona z bardzo dużą tytanową katodą. Gęstość prądu galwanicznego w miejscu uszkodzenia może sięgać 1-100 mA/cm², powodując perforację stalowej ściany zbiornika o grubości 6 mm w ciągu tygodni lub miesięcy. Sama grzałka tytanowa jest w porządku, jednak zbiornik poważnie się psuje. Aby uniknąć tego typu awarii, tytanowe grzejniki w zbiornikach-wyłożonych gumą powinny być elektrycznie połączone ze stalową ścianą zbiornika, aby wyrównać potencjały i wyeliminować parę galwaniczną. Na przykład zamówienie tytanowej grzałki do zbiornika wyłożonego gumą, zamówienie sprzętu do połączeń elektrycznych i przetestowanie iskry okładziny pomaga upewnić się, że korozja galwaniczna w przypadku uszkodzeń okładziny nie spowoduje przedwczesnej awarii zbiornika.