In un riscaldatore elettrico in titanio utilizzato per prevenire il congelamento di uno sghiacciatore per piste in acetato di potassio al 25% a -10 gradi ambientali, perché il riscaldatore si corrode più velocemente durante lo standby (nessun flusso) rispetto al riscaldamento attivo?

Gli antighiaccio per piste di acetato di potassio (KAc) vengono impiegati ad una concentrazione del 25% a temperature fino a -10 gradi. I serbatoi di stoccaggio sono dotati di resistenze elettriche in titanio per evitare il congelamento. Durante il riscaldamento attivo il riscaldatore è a 40-60 gradi e il fluido è liquido e presenta un flusso di convezione naturale. Durante il periodo di inattività del riscaldatore, la soluzione si raffredda fino a raggiungere una temperatura ambiente di -10 gradi. La soluzione di acetato di potassio può diventare sovrasatura e parzialmente congelare o concentrarsi. La conduttività elettrica è maggiore e il pH è inferiore (idrolisi) nella soluzione concentrata di acetato. La corrosione interstiziale si trova sotto il ghiaccio o sotto strati di soluzione concentrata. Al minimo, il tasso di corrosione può essere 5-10 volte superiore rispetto al riscaldamento attivo.

Il processo di corrosione in standby accelerato

Riscaldamento attivo. La soluzione è calda e fluida, i livelli di ossigeno sono moderati e il film passivo di titanio è stabile. In standby, la soluzione si raffredda e si formano cristalli di ghiaccio, concentrando il liquido rimanente in acetato di potassio al 40{9}}60%. Il pH della soluzione concentrata è 7-8 (rispetto a. 9-10 a 25 gradi) a causa dell'idrolisi dell'acetato. L'elevata concentrazione e il pH basso rendono instabile il film passivo. Inoltre, si formano celle di aerazione differenziale tra i luoghi coperti di ghiaccio e quelli coperti di liquido. La geometria ristretta imposta dal ghiaccio o dalle pellicole di soluzione concentrata porta a condizioni interstiziali. "Il flusso è necessario per la diluizione delle specie aggressive.

Tassi di corrosione quantitativi durante il riscaldamento attivo e lo standby

Test controllati in acetato di potassio al 25% a varie temperature hanno determinato i tassi di corrosione per il titanio di grado 2. La velocità di corrosione è 0,005-0,010 mm/anno, la pellicola passiva è stabile e con riscaldamento attivo a 50 gradi con flusso (convezione naturale). La velocità è 0,008-0,015 mm all'anno in funzionamento costante a 25 gradi con flusso. Quando si raffredda a 0 gradi con un certo sviluppo di ghiaccio, la velocità aumenta a 0,03–0,08 mm all'anno. La velocità di corrosione in condizioni di standby a -10 gradi con ghiaccio (50% ghiaccio, 50% soluzione concentrata) è di 0,08-0,15 mm/anno, ovvero 10-20 volte superiore alla velocità di riscaldamento attiva. In standby a -10 gradi e congelamento completo (senza fase liquida) il tasso di corrosione è ridotto a 0,01-0,03 mm/anno poiché non è presente elettrolita.

Corrosione in stand-by dell'acciaio laminato a freddo per quanto riguarda l'effetto dei cicli di gelo-disgelo e della concentrazione della soluzione

Il grado di corrosione in standby è correlato al numero di cicli di gelo-disgelo e alla concentrazione del fluido residuo. In un ciclo di congelamento-scongelamento, la concentrazione massima è 45-50% KAc. Il tasso di corrosione nel periodo di scongelamento è di 0,05-0,10 mm all'anno. La soluzione viene ulteriormente concentrata al 55–60% KAc dopo 10 cicli di gelo-disgelo e la velocità di corrosione aumenta a 0,10–0,20 mm all'anno. La velocità di corrosione a 0 gradi è 0,15–0,30 mm/anno ad una concentrazione del 60% KAc con un pH di 7,0. La velocità di corrosione a 10 gradi con una concentrazione del 70% (vicino alla saturazione) è di 0,20-0,40 mm/anno.

Guida alla mitigazione della corrosione in standby dei riscaldatori deicer per pista

Le raccomandazioni per prevenire la rapida corrosione durante lo standby nei serbatoi di stoccaggio dello sghiacciatore delle piste in acetato di potassio al 25% sono riepilogate nella tabella allegata.

Tempo di standby (ore) Temperatura ambiente (gradi) Azione consigliata Tasso di corrosione previsto (mm/anno)
<24 -5 None (minimum freezing) <0.02 24–72 -5 to -15 Heater on low power (10% duty) <0.02 >Da 72 -5 a -15 Circolazione periodica della soluzione 0,02–0,04
Qualsiasi da -15 a -25 Isolare il serbatoio + tracciare il riscaldamento 0,01-0,03
Qualunque<0.01 Use heated enclosure or indoor storage
Ingegneria oltre lo standby

Il grado di titanio influisce sulla resistenza-per la resistenza alla corrosione. Il grado 7 (stabilizzato al palladio) ha un tasso di corrosione 3-5 volte inferiore nelle soluzioni concentrate di acetato, riducendo l'attacco in standby del 70-80%. Il grado 12 apporta un miglioramento intermedio. La tolleranza alla corrosione è lo spessore della parete. Se la parete è di 2,0 mm e il margine di corrosione è di 0,10 mm all'anno in standby, durerà 20 anni. Quando il riscaldatore è installato orizzontalmente, non ci saranno fessure in cui la soluzione potrebbe concentrarsi. Durante lo standby viene utilizzata una modesta pompa di ricircolo per evitare gradienti di concentrazione. Un cavo scaldante avvolto attorno al serbatoio mantiene la temperatura della soluzione al di sopra di 0 gradi, in modo che non si verifichi alcun congelamento.

Elaborare una specifica ben-informata

Progetta un riscaldatore elettrico in titanio da utilizzare come antighiaccio per piste (acetato di potassio al 25%) a una temperatura ambiente di -10 gradi . Il riscaldatore deve essere mantenuto a bassa potenza (dal 10% al 20% della potenza nominale) durante lo standby per mantenere la temperatura superficiale al di sopra di 0 gradi e prevenire la formazione di ghiaccio. Per i riscaldatori esistenti che soffrono di corrosione in standby, installare una pompa di ricircolo che funzioni per 10 minuti ogni ora durante lo standby. Utilizzare titanio grado 7 per le nuove installazioni. Durante il funzionamento, osservare la corrente attraverso il riscaldatore. Se la tensione rimane costante ma la corrente aumenta, si sta formando ghiaccio e occorre intervenire immediatamente. L'ingegnere previene la formazione di ghiaccio mediante il funzionamento in standby a basso consumo per eliminare la corrosione accelerata che si verifica durante lo standby passivo nel servizio di sghiacciamento della pista in acetato di potassio.