W jaki sposób w tytanowym grzejniku elektrycznym z 20% elektrolitem siarczanu cynku w temperaturze 60 stopni, w jaki sposób gęstość prądu z sąsiedniej szyny zbiorczej (0,5 A/dm² w porównaniu z. 2 A/dm²) modyfikuje prąd błądzący-indukowany wzór wżerów?

Podczas galwanizacji siarczanem cynku grzejnik tytanowy może być polaryzowany przez prądy błądzące z pobliskich szyn zbiorczych. Prądy błądzące o niskiej gęstości prądu (0,5 A/dm 2 ) prowadzą do rozproszonych płytkich wgłębień o głębokości 20–50 µm. Prądy błądzące prowadzą do tworzenia się skoncentrowanych, głębokich wgłębień (100-300 µm) ustawionych zgodnie z kierunkiem szyn zbiorczych przy dużej gęstości prądu (2 A/dm²). Wraz ze wzrostem gęstości prądu wzór wżerów przekształca się z wzoru losowego w wzór ukierunkowany, ponieważ zwiększona gęstość prądu wytwarza większy gradient pola elektrycznego, a tym samym koncentruje prąd błądzący w określonych częściach grzejnika.

Mechanizm wżerów w prądach błądzących

Tytanowy grzejnik zanurzony jest w przewodzącym elektrolicie siarczanu cynku i działa jak elektroda w rozproszonym polu elektrycznym. Różnica potencjałów pomiędzy grzejnikiem a szyną zbiorczą wytwarza prąd płynący przez elektrolit. W punktach, w których prąd opuszcza grzejnik (miejsca anodowe), tytan przechodzi do roztworu. Przy niskich gęstościach prądu miejsca anodowe są losowo rozmieszczone na niedoskonałościach powierzchni. Przy dużych gęstościach prądu gradient potencjału jest wystarczający, aby przezwyciężyć niejednorodność powierzchni, a prąd skupia się na obszarach geometrycznie wyrównanych z szyną zbiorczą. Szybkość wżerów jest zgodna z prawem Faradaya: głębokość wżeru ∝ gęstość prądu × czas.

Ilościowa gęstość prądu błądzącego

Kontrolowane testy w temperaturze 60 stopni w 20% ZnSO₄ przez 500 godzin z szyną zbiorczą w odległości 100 mm od grzejnika wykazały, co następuje dla tytanu klasy 2. Przy 0 A/dm² (linia bazowa, brak prądu błądzącego) gęstość wżerów wynosi 0 wżerów/cm², maksymalna głębokość wżerów wynosi 0 µm, a wzór wżerów jest żaden. Największa głębokość wżerów wynosi 20–50 µm, gęstość wżerów wynosi 5–20 wżerów na cm², a wzór jest rozproszony przy 0,5 A/dm². Przy 1,0 A/dm 2 gęstość wżerów wynosi 20-60 wżerów/cm2, głębokość wżerów wynosi 50-150 µm, a wzór jest umiarkowanie wyrównany z szyną zbiorczą. Gęstość wgłębień: 50-150 wgłębień/cm2 Głębokość wgłębień: 100-250 µm Wzór: wyrównany 1,5 A/dm2 Przy 2,0 A/dm2 gęstość wgłębień wynosi 100-300 wgłębień/cm2, głębokość wgłębień wynosi 150-350 µm, a wzór jest silnie wyrównany z kierunkiem szyny zbiorczej.

Wpływ separacji i orientacji szyn zbiorczych na gęstość prądu błądzącego

Gęstość prądu błądzącego w grzejniku maleje wraz z kwadratem odległości od szyny zbiorczej. Gęstość prądu błądzącego w odległości 50 mm od szyny zbiorczej wynosi 2,0–3,0 A/dm2, a wżery są duże. Gęstość 1,0–1,5 A/dm², wżery umiarkowane przy 100 mm. Przy 200 mm gęstość wynosi 0,3-0,5 A/dm2, a wżery są niewielkie. Przy 500 mm gęstość wynosi 0,05-0,1 $ A/dm $^2 $, a wżery nie są znaczące. Ważny jest także kierunek grzejnika względem szyny zbiorczej: grzejnik ustawiony równolegle do szyny zbiorczej będzie napotykał większe prądy błądzące niż grzejnik ustawiony prostopadle do niego.

Ograniczanie prądów błądzących i zapobieganie wżerom

Poniższa tabela przedstawia wytyczne dotyczące zapobiegania wżerom spowodowanym prądem błądzącym w grzejnikach tytanowych klasy 2 w 20% siarczanie cynku w temperaturze 60 stopni.

Gęstość prądu błądzącego grzejnika (A/dm²) Nasilenie wżerów Oczekiwana maksymalna głębokość wżeru (µm/rok) Zalecane działanie<0.3 None <20 None 0.3–0.8 Low 20–80Plastic mesh shield heater
0.8-1.5 Moderate 50-150Move heater >300 mm od szyn zbiorczych
1.5-2.5 High 150-300 Install > Electrical isolation2.5 Severe >300 Zmień układ zbiornika
Inżynieria wykraczająca poza kontrolę prądu błądzącego

Odporność na wżery zależy od gatunku tytanu. Klasa 7 (stabilizowana-palladem) ma 2-3 razy większą odporność na wżery spowodowane prądami błądzącymi, więc może pracować przy natężeniu 1,0-1,5 A/dm2 z akceptowalnym współczynnikiem wżerów. Stopień 12 oznacza poprawę pośrednią. Grubość ścianki umożliwia penetrację wykopu; ściana o grubości 2,0 mm z wgłębieniami o średnicy 150 µm rocznie wytrzyma 13 lat. Prąd błądzący jest redukowany o 70-80% dzięki perforowanej plastikowej osłonie (PTFE lub polipropylen, otwory 5 mm, 50% otwartej powierzchni) wokół grzejnika. Grzejnik powinien być elektrycznie oddzielony od masy zbiornika, aby zapobiec przedostawaniu się prądu błądzącego do ścieżki powrotnej.

Dokonywanie świadomych szacunków

W przypadku tytanowego grzejnika elektrycznego z 20% siarczanem cynku w temperaturze 60 stopni, umieść grzejnik co najmniej 300 mm od najbliższej szyny zbiorczej, aby utrzymać gęstość prądu błądzącego poniżej 0,5 A/dm². Jeśli jest mało miejsca, zbuduj perforowaną plastikową barierę wokół grzejnika i uzyskaj tytan klasy 7. Osłoń lub przenieś grzejnik w przypadku istniejących grzejników z wżerami prądu błądzącego. Podczas pracy sprawdź grzejnik pod kątem charakterystycznych, wyrównanych wżerów. Jeśli wżery są głębsze niż 0,2 mm, wymienić grzejnik. W przypadku usług galwanizacji siarczanem cynku inżynier kontroluje gęstość prądu błądzącego na podstawie odległości i ekranowania, aby uniknąć poważnych wżerów.