Gli antighiaccio per piste di acetato di potassio (KAc) alla concentrazione del 25% vengono utilizzati a temperature fino a -10 gradi. I riscaldatori elettrici in titanio vengono utilizzati per prevenire il congelamento nei serbatoi di stoccaggio. Durante il riscaldamento attivo, il riscaldatore funziona a 40–60 gradi e la soluzione è allo stato liquido con flusso di convezione naturale. Durante i periodi di standby quando il riscaldatore è spento, 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 soluzione concentrata di acetato ha una conduttività elettrica più elevata e un pH più basso (da idrolisi). La corrosione interstiziale si verifica sotto ghiaccio o pellicole di soluzioni concentrate. Il tasso di corrosione durante lo standby può essere 5-10 volte superiore rispetto al riscaldamento attivo.

Il meccanismo della corrosione in standby accelerata

Durante il riscaldamento attivo, la soluzione è calda e fluida, i livelli di ossigeno sono moderati e il film passivo di titanio è stabile. Durante lo standby, quando la soluzione si raffredda, si formano cristalli di ghiaccio, concentrando il liquido rimanente al 40–60% di acetato di potassio. La soluzione concentrata ha un pH di 7–8 (rispetto al pH 9–10 a 25 gradi) a causa dell'idrolisi dell'acetato. L'elevata concentrazione e il pH più basso destabilizzano il film passivo. Inoltre, tra le aree coperte da ghiaccio e quelle coperte da liquidi si formano celle di aerazione differenziale. La geometria confinata sotto ghiaccio o film di soluzione concentrata crea condizioni interstiziali. La mancanza di flusso impedisce la diluizione delle specie aggressive.

Tassi di corrosione quantitativi durante il riscaldamento attivo rispetto allo standby

Test controllati condotti su acetato di potassio al 25% a varie temperature hanno stabilito i seguenti tassi di corrosione per il titanio di grado 2. Durante il riscaldamento attivo a 50 gradi con flusso (convezione naturale), la velocità di corrosione è di 0,005–0,010 mm all'anno e il film passivo è stabile. Durante il funzionamento costante a 25 gradi con flusso, la velocità è di 0,008–0,015 mm all'anno. Durante il raffreddamento a 0 gradi con formazione parziale di ghiaccio, la velocità aumenta a 0,03–0,08 mm all'anno. Durante lo standby a -10 gradi con ghiaccio presente (50% ghiaccio, 50% soluzione concentrata), la velocità di corrosione raggiunge 0,08–0,15 mm all'anno, ovvero 10–20 volte superiore alla velocità di riscaldamento attiva. Durante lo standby a -10 gradi con congelamento completo (senza fase liquida), il tasso di corrosione scende a 0,01–0,03 mm all'anno perché non è presente elettrolita.

Influenza dei cicli di gelo-disgelo e concentrazione della soluzione sulla corrosione in standby

La gravità della corrosione in standby dipende dal numero di cicli di congelamento-scongelamento e dalla concentrazione del liquido rimanente. In un singolo ciclo di congelamento-scongelamento, la concentrazione massima raggiunta è del 45–50% KAc e il tasso di corrosione durante il periodo di scongelamento è di 0,05–0,10 mm all'anno. Dopo 10 cicli di gelo{9}}disgelo, la soluzione diventa ulteriormente concentrata al 55–60% KAc e la velocità di corrosione aumenta a 0,10–0,20 mm all'anno. Ad una concentrazione del 60% KAc con un pH di 7,0, la velocità di corrosione a 0 gradi è di 0,15–0,30 mm all'anno. Alla concentrazione del 70% (vicino alla saturazione), la velocità di corrosione a 10 gradi è di 0,20–0,40 mm all'anno.

Guida alla mitigazione della corrosione in standby per i riscaldatori antighiaccio per piste

La tabella seguente fornisce raccomandazioni per prevenire la corrosione accelerata durante lo standby nei serbatoi di stoccaggio dello sghiacciatore delle piste in acetato di potassio al 25%.

Ingegneria oltre il funzionamento in standby

Il grado di titanio influisce sulla resistenza alla corrosione in standby. Il grado 7 (palladio-stabilizzato) 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 offre un miglioramento intermedio. Lo spessore della parete fornisce una tolleranza alla corrosione; una parete di 2,0 mm con 0,10 mm all'anno di corrosione in standby dura 20 anni. Il riscaldatore deve essere montato orizzontalmente per evitare di creare fessure in cui può accumularsi la soluzione concentrata. Una piccola pompa di ricircolo che funziona durante lo standby previene i gradienti di concentrazione. Un cavo scaldante avvolto attorno al serbatoio mantiene la temperatura della soluzione sopra 0 gradi, eliminando completamente il congelamento.

Fare una specifica informata

Per un riscaldatore elettrico in titanio con servizio di sghiacciamento pista in acetato di potassio al 25% a -10 gradi ambientali, progettare il sistema per mantenere il riscaldatore a bassa potenza (10–20% della potenza nominale) durante lo standby per mantenere la temperatura superficiale sopra 0 gradi e prevenire la formazione di ghiaccio. Per i riscaldatori esistenti che subiscono corrosione in standby, aggiungere una pompa di ricircolo che funziona per 10 minuti ogni ora durante lo standby. Specificare il titanio grado 7 per le nuove installazioni. Durante il funzionamento, monitorare la corrente del riscaldatore; un aumento graduale a tensione costante indica la formazione di ghiaccio e richiede un'azione immediata. Prevenendo la formazione di ghiaccio attraverso il funzionamento in standby a basso consumo, l'ingegnere elimina la corrosione accelerata che si verifica durante lo standby passivo nel servizio di sghiacciamento delle piste in acetato di potassio.