Einfluss des Rohrdurchmessers auf das elektrochemische Verhalten von 304 Edelstahlrohre in Leitungswasser

Einführung

Edelstahl wird häufig in Rohrleitungsnetzen für Trinkwasser verwendet und ist normalerweise beständig gegen Korrosion aufgrund seines Chromoxidfilms. Jedoch, Bei Rohren mit kleinerem Durchmesser kann es je nach Massentransportbeschränkungen zu veränderten elektrochemischen Verhaltensweisen kommen, die sich negativ auf die langfristige Integrität auswirken. In dieser Arbeit wird der Einfluss des Rohrdurchmessers auf den Typ untersucht 304 Korrosionsanfälligkeit von Edelstahl bei Kontakt mit Leitungswasser mittels potentiodynamischer Polarisation und elektrochemischer Impedanzspektroskopie.

Experimentelle Methodik

Testproben wurden aus geglühtem Material maschinell bearbeitet 304 Edelstahlstangen in zylindrische Rohre von 5, 10, 20 und 40 mm Innendurchmesser zur Beurteilung von Durchmessereffekten. Die Proben wurden poliert 1200 Körniges Finish, in zimmerwarmes Leitungswasser getaucht, und ein unter Strom gesetzter In-situ-Aufbau verwendete eine gesättigte Kalomelelektrode (SCE) und Gegenelektrode aus Platinnetz. Potentiodynamische Scans reichen -1 bis 1VSCE evaluierte das Aktiv/Passiv-Verhalten bei einer Scanrate von 0,5 mVs-1. Elektrochemische Impedanzspektren (EIS) von 100kHz bis 10mHz unter -0.2VSCE beleuchtet Korrosionsmechanismen.

Potentiodynamische Ergebnisse

Figur 1 zeigt die Polarisationskurven für verschiedene Rohrdurchmesser. Während die passiven Stromdichten in der gleichen Größenordnung blieben, Das Schutzpotenzial für das 40-mm-Rohr betrug -0.25 VSCE versus -0.45, -0.40 und -0.38 VSCE für 20, 10 bzw. 5 mm Durchmesser. Größere Streuimpedanzen begleiteten auch kleinere Rohre während der aktiven Auflösung. Dies deutet darauf hin, dass die Behinderung des Massentransports in engeren Bohrungen zu einer weniger edlen Repassivierung und einer höheren Korrosionsanfälligkeit führt.

Ergebnisse der elektrochemischen Impedanz

EIS-Messungen in Abbildung 2 stellen Konstantphasenelement dar (CPE) angepasste Kurven, die mit den elektrischen Doppelschichteigenschaften korrelieren. Der Durchmessertrend zeigt zunehmende Impedanzgrößen an 40 auf 5-mm-Rohre, da der Ladungsübertragungswiderstand abnahm 30 An 15 kΩ für kleinere Innenflächen. Es wurde nachgewiesen, dass eine Inkubationszeit der Lochfraßbildung vergangen ist 1 Tag der Exposition nur für das 40-mm-Rohr. Die Gesamtergebnisse deuten auf einen verringerten Korrosionsschutz in dünnen laminaren Strömungsbereichen innerhalb von Rohrleitungen mit engerem Durchmesser hin.

Diskussion und Schlussfolgerungen

Zusammenfassend, Die vorgestellten Experimente zeigen Typ 304 rostfreies Stahlrohr Der Durchmesser beeinflusst messbar die elektrochemische Kinetik und die Korrosionsschutzmechanismen in nicht entlüftetem Leitungswasser. In kleineren Rohrinnenräumen kommt es zu einer gehemmten Stoffübertragung, die die aktive Auflösung fördert und die Heilung des Chromoxidfilms verzögert. Diese Effekte werden auf dünnere Diffusionsschichtdicken zurückgeführt, die die Elementmigrationsraten begrenzen. Für optimale Korrosionsbeständigkeit in der Rohrleitungsinfrastruktur, Größere Designkriterien für den Mindestdurchmesser verhindern eine lokale Verschlechterung des Typs 304 Edelstahl kann langfristig die strukturelle Integrität gefährden.