ผลของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อต่อพฤติกรรมเคมีไฟฟ้าของ 304 ท่อสแตนเลสในน้ำประปา

บทนำ

เหล็กกล้าไร้สนิมพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในเครือข่ายการกระจายท่อสำหรับน้ำดื่ม และโดยปกติจะมีความทนทานต่อ การกร่อน เนื่องจากมีฟิล์มโครเมียมออกไซด์. อย่างไรก็ตาม, ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าอาจพบการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางเคมีไฟฟ้าซึ่งส่งผลต่อความสมบูรณ์ในระยะยาว ขึ้นอยู่กับข้อจำกัดในการขนส่งมวลชน. บทความนี้จะศึกษาอิทธิพลของเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อต่อประเภท 304 ความไวต่อการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมเมื่อสัมผัสกับน้ำประปาผ่านโพเทนชิโอไดนามิกโพลาไรเซชันและสเปกโทรสโกปีอิมพีแดนซ์อิมพีแดนซ์เคมีไฟฟ้า.

วิธีการทดลอง

ตัวอย่างทดสอบถูกกลึงจากการอบอ่อน 304 เหล็กเส้นสแตนเลสเป็นท่อทรงกระบอกของ 5, 10, 20 และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 40 มม. เพื่อประเมินผลกระทบของเส้นผ่านศูนย์กลาง. ตัวอย่างถูกขัดเกลาเพื่อ 1200 กรวดเสร็จ, แช่ในน้ำประปาที่อุณหภูมิห้อง, และการตั้งค่า ในแหล่งกำเนิด ที่ได้รับพลังงานนั้นใช้อิเล็กโทรดคาโลเมลอิ่มตัว (SCE) และอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ตาข่ายแพลตตินัม. การสแกนแบบโพเทนชิโอไดนามิกมีตั้งแต่ -1 ถึง 1VSCE ที่ประเมินพฤติกรรมแอ็กทีฟ/พาสซีฟที่อัตราการสแกน 0.5mVs-1. สเปกตรัมอิมพีแดนซ์เคมีไฟฟ้า (EIS) จาก 100kHz ถึง 10MHz ต่ำกว่า -0.2VSCE ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับกลไกการกัดกร่อน.

ผลลัพธ์ของโพเทนชิโอไดนามิก

รูป 1 แสดงให้เห็นเส้นโค้งโพลาไรเซชันสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อที่แตกต่างกัน. ในขณะที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าแบบพาสซีฟยังคงมีลำดับความสำคัญใกล้เคียงกัน, ศักยภาพในการป้องกันท่อขนาด 40 มม. คือ -0.25 VSCE เทียบกับ -0.45, -0.40 และ -0.38 VSCE สำหรับ 20, 10 และเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 มม. ตามลำดับ. ความต้านทานการกระเจิงที่ใหญ่กว่ายังมาพร้อมกับท่อขนาดเล็กในระหว่างการละลาย. สิ่งนี้บ่งชี้ว่าอุปสรรคในการขนย้ายมวลชนในรูที่แคบกว่านำไปสู่การกลับคืนสู่สภาพเดิมที่น้อยลงและความไวต่อการกัดกร่อนที่สูงขึ้น.

ผลลัพธ์ความต้านทานไฟฟ้าเคมี

การวัด EIS ในรูป 2 แสดงถึงองค์ประกอบเฟสคงที่ (ซีพีอี) เส้นโค้งที่ติดตั้งซึ่งสัมพันธ์กับคุณสมบัติไฟฟ้าสองชั้น. แนวโน้มเส้นผ่านศูนย์กลางแสดงขนาดอิมพีแดนซ์ที่เพิ่มขึ้นจาก 40 เป็นท่อขนาด 5 มม. เนื่องจากความต้านทานการถ่ายโอนประจุลดลงจาก 30 ถึง 15 kΩ สำหรับพื้นผิวภายในที่มีขนาดเล็ก. ระยะฟักตัวของรูพรุนปรากฏให้เห็นในอดีต 1 วันที่สัมผัสเฉพาะท่อขนาด 40 มม. ผลลัพธ์โดยรวมสนับสนุนการป้องกันการกัดกร่อนที่ลดลงในระบบการไหลแบบลามิเนตบางๆ ภายในท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแคบกว่า.

การอภิปรายและข้อสรุป

สรุป, การทดลองที่นำเสนอแสดงให้เห็น ในเวลาเดียวกัน 304 ท่อสแตนเลส เส้นผ่านศูนย์กลางมีอิทธิพลต่อจลนพลศาสตร์เคมีไฟฟ้าและกลไกการป้องกันการกัดกร่อนในน้ำประปาที่ไม่มีการกำจัดอากาศ. ประสบการณ์ภายในท่อที่มีขนาดเล็กลงจะยับยั้งการถ่ายโอนมวลซึ่งช่วยเพิ่มการละลายและชะลอการหายตัวของฟิล์มโครเมียม. ผลกระทบเหล่านี้มีสาเหตุมาจากความหนาของชั้นการแพร่กระจายที่บางกว่าซึ่งจำกัดอัตราการย้ายถิ่นขององค์ประกอบ. เพื่อการต้านทานการกัดกร่อนที่เหมาะสมที่สุดในโครงสร้างพื้นฐานของท่อ, เกณฑ์การออกแบบเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำที่ใหญ่กว่าจะช่วยหลีกเลี่ยงการย่อยสลายประเภทเฉพาะที่ 304 สแตนเลสอาจส่งผลต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างในระยะยาว.