Hoe verandert de stroomdichtheid van de aangrenzende beplatingsrail (0,5 A/dm² versus . 2 A/dm²) het zwerfstroom-geïnduceerde putjespatroon in een elektrische verwarmer van titanium voor een elektrolyt van 20% zinksulfaat bij 60 graden?

Bij het galvaniseren met zinksulfaat kan de titaniumverwarmer worden gepolariseerd door zwerfstromen van nabijgelegen stroomrails. Lage stroomdichtheid (0,5 A/dm 2 ) zwerfstromen leiden tot verspreide ondiepe putten van 20–50 µm diep. Zwerfstromen leiden tot de vorming van geconcentreerde diepe putten (100-300 µm) die uitgelijnd zijn met de richting van de rail bij een hoge stroomdichtheid (2 A/dm²). Met toenemende stroomdichtheid transformeert het putjespatroon van een willekeurig patroon naar een gericht patroon, omdat de verhoogde stroomdichtheid een grotere elektrische veldgradiënt produceert, en dus de zwerfstroom concentreert op bepaalde delen van de verwarmer.

Mechanisme van putcorrosie in zwerfstromen

De titaniumverwarmer wordt ondergedompeld in de geleidende zinksulfaatelektrolyt en fungeert als elektrode in het elektrische strooiveld. Het potentiaalverschil tussen de verwarmer en de stroomrail creëert een stroom door de elektrolyt. Op de punten waar de stroom de verwarmer verlaat (anodische locaties), gaat titanium in oplossing. Bij lage stroomdichtheden zijn de anodische locaties willekeurig verdeeld over de oppervlakte-imperfecties. Bij grote stroomdichtheden is de potentiaalgradiënt voldoende om de heterogeniteit van het oppervlak te overwinnen en wordt de stroom geconcentreerd op gebieden die geometrisch zijn uitgelijnd met de stroomrail. De putsnelheid voldoet aan de wet van Faraday: putdiepte ∝ stroomdichtheid × tijd.

Zwerfstroom-pittingdichtheid kwantitatief

Gecontroleerd testen bij 60 graden in 20% ZnSO₄ gedurende 500 uur met een rail op 100 mm van de verwarmer heeft het volgende aangetoond voor klasse 2 titanium. Bij 0 A/dm² (basislijn, geen zwerfstroom) is de putdichtheid 0 putten/cm², de maximale putdiepte is 0 µm en het putpatroon is geen. De hoogste putdiepte is 20-50 µm, de putdichtheid is 5-20 putjes per cm² en het patroon is verspreid met 0,5 A/dm². Bij 1,0 A/dm2 is de putdichtheid 20-60 putjes/cm2, de putdiepte 50-150 µm, en is het patroon redelijk uitgelijnd met de stroomrail. Putdichtheid: 50-150 putjes/cm2 Putdiepte: 100-250 µm Patroon: uitgelijnd 1,5 A/dm2 Bij 2,0 A/dm² is de putdichtheid 100-300 putjes/cm², de putdiepte is 150-350 µm en het patroon is sterk uitgelijnd met de richting van het railstel.

Invloed van scheiding en oriëntatie van de rail op de zwerfstroomdichtheid

De zwerfstroomdichtheid bij de verwarmer neemt af met het kwadraat van de afstand tot de stroomrail. De zwerfstroomdichtheid op een afstand van 50 mm van de rail bedraagt ​​2,0–3,0 A/dm2 en de putvorming is ernstig. Dichtheid 1,0–1,5 A/dm², putjes zijn matig bij 100 mm. Bij 200 mm bedraagt ​​de dichtheid 0,3-0,5 A/dm2 en is de putvorming laag. Bij 500 mm bedraagt ​​de dichtheid $0,05-0,1$ A/dm$^2$ en is putvorming niet significant. Ook de richting van de heater ten opzichte van de rail is van belang: een heater evenwijdig aan de rail zal grotere zwerfstromen tegenkomen dan een heater loodrecht daarop.

Beperking van zwerfstromen en preventie van putjes

De onderstaande tabel toont richtlijnen voor het voorkomen van zwerfstroomputvorming op titaniumverwarmers van klasse 2 in 20% zinksulfaat bij 60 graden.

Zwerfstroomdichtheid verwarming (A/dm²) Ernst van putcorrosie Verwachte maximale putdiepte (μm/jaar) Aanbevolen actie<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 verwijderd van rail
1.5-2.5 High 150-300 Install > Electrical isolation2.5 Severe >300 Tankindeling wijzigen
Techniek die verder gaat dan zwerfstroomcontroles

De putweerstand is afhankelijk van de titaniumkwaliteit. Graad 7 (palladium-gestabiliseerd) heeft een 2-3 keer hogere weerstand tegen zwerfstroom-putvorming en kan dus worden gebruikt bij 1,0-1,5 A/dm2 met aanvaardbare putsnelheden. Graad 12 is een tussentijdse verbetering. De wanddikte biedt een putpenetratietoeslag; een muur van 2,0 mm dik met putten van 150 µm per jaar gaat 13 jaar mee. De zwerfstroom wordt met 70-80% verminderd door een geperforeerd plastic schild (PTFE of polypropyleen, gaten van 5 mm, 50% open ruimte) rond de verwarmer. De verwarmer moet elektrisch worden gescheiden van de aarding van de tank om te voorkomen dat zwerfstroom een ​​retourpad vindt.

Het maken van een deskundige schatting

Voor een elektrische verwarmer uit titanium met 20% zinksulfaat op 60 graden plaatst u de verwarmer op minimaal 300 mm van de dichtstbijzijnde stroomrail om de zwerfstroomdichtheid onder de 0,5 A/dm² te houden. Als de ruimte krap is, bouw dan een geperforeerde plastic barrière rond de verwarming en zorg voor titanium van klasse 7. Scherm de verwarmer af of verplaats hem voor bestaande verwarmers met zwerfstroomputjes. Controleer tijdens gebruik de verwarming op opvallende, uitgelijnde putten. Als de putjes dieper zijn dan 0,2 mm, vervang dan de verwarming. Bij het galvaniseren van zinksulfaat regelt de ingenieur de zwerfstroomdichtheid door middel van afstand en afscherming om ernstige putvorming te voorkomen.