Materialauswahl und Korrosionsschutz von Meerwasserentsalzungsanlagen
Materialauswahl und Korrosionsschutz von MeerwasserentsalzungsanlagenBeim Entsalzungsprozess werden viele Materialien verwendet. Häufig verwendete Schalen und Wärmeaustauschmaterialien sind Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Titanrohre, Stahlrohre und Aluminiumrohre. Hier finden Sie eine kurze Einführung in die Korrosion dieser Materialien im Meerwasser. Und wies auf einige entsprechende -Korrosionsschutzmaßnahmen hin.
Produkteinführung
Korrosionsverhalten von Metallen in Meerwasser und Meeresatmosphäre
1. Gusseisen
Art der Korrosion: Graphitkorrosion (Eisen löst sich, Graphitskelett bleibt zurück).
Eigenschaften:
Behält Form/Größe, verliert aber an Gewicht und Festigkeit.
Nach dem Entfernen von Graphit + Korrosionsprodukten → ungleichmäßige Oberflächenkorrosion.
Korrosionsrate (Grauguss HT200 in Meerwasser, Qingdao):
0,5 Jahre → 0,19 mm/a
1 Jahr → 0,16 mm/a (durchschnittliche Grübchen 0,27 mm, max. Grübchen 0,45 mm)
1,5 Jahre → 0,14 mm/a
→ Die Rate nimmt mit der Belichtungszeit ab.
Vergleich mit Kohlenstoffstahl:
Vollständig eingetauchte Zone: 0,18 mm/a (1 Jahr).
Meeresatmosphäre: 0,06 mm/a (1 Jahr).
Gusseisen mit hohem-Nickelgehalt:
1,5 Jahre: ~⅓ Rate von gewöhnlichem Gusseisen.
Max. Grubentiefe < 0,20 mm.
2. Edelstahl (Meeresumgebung, Qingdao My Island: 36 Grad 03'N, 125 Grad 25'E, T=13.6 Grad, Salzgehalt=32‰, pH=8.2)
Atmosphärenexposition (8 Jahre):
F179, Cr19Ni10, 00Cr18Mo2 (~17 % Cr): keine Korrosion, nur Glanzverlust.
Rate < 0,3 μm/Jahr.
2Cr13 (niedriger Cr-Gehalt): braune Rostschicht, vollständige Korrosion.
Rate ≈ 5 μm/Jahr, max. Grube < 0,2 mm.
Vollständige Tauchzone:
Ranking der Korrosionsbeständigkeit:
00Cr18Mo2 > 0Cr19Ni10 > 1Cr18Ni19Ti > F179 > 2Cr13.
3. Aluminiumlegierungen
Vorteile: Hohe Festigkeit, geringe Dichte, allgemein gute Seewasserbeständigkeit.
Korrosionsformen: Lochfraß, Spaltkorrosion, interkristalline Korrosion.
Verschmutzungseinfluss:
Keine Antifouling-Fähigkeit → Meeresorganismen verschlimmern die Korrosion.
Austernverschmutzung → tiefe lokalisierte Spaltkorrosion.
Saubere Oberflächen → leichtere, aber dichtere Lochfraßkorrosion.
4. Titanrohre für Meerwassersysteme
Materialeigenschaften:
Geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit (≈3× Edelstahl, 1,3× Aluminiumlegierung).
Starke Passivierung durch einen stabilen, selbstheilenden Oxidfilm.
Gute Wärmeübertragung (Vorteile dünner Wände + tropfenweise Kondensation).
Beständig gegen Ablagerungen und Biofouling.
Vorteile gegenüber Kupferlegierungsrohren bei der Entsalzung:
Dünnere Wände:
Kupferlegierung: 0,9–1,2 mm.
Titan: ~0,5 mm.
Wärmeübertragung:
Titan: 17 W/(m·K).
Aluminiummessing: 100 W/(m·K).
70/30 Cu-Ni: 29 W/(m·K).
Dünnwandiges Titan mit einer Leistung von > 70/30 Cu{3}}Ni.
Wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit:
Titandichte ≈ 50 % der Kupferlegierungen.
Bei gleicher Wärmeübertragungsfläche → Titanrohrgewicht ≈ 25 % des Kupferlegierungsrohrs.
Lebensdauer:
Titan widersteht Br⁻-Angriffen, Sanderosion und Biofouling-Korrosion.
Stabil auch unter Sauerstoffinjektionsbedingungen (Kupferlegierungen versagen hier).
Schnelle Vergleichstabelle
Material | Hauptkorrosionstyp im Meerwasser | Rate/Tiefe (typisch) | Bemerkungen |
Gusseisen (HT200) | Graphitkorrosion | 0,14–0,19 mm/a (1–1,5 Jahre); maximale Grube 0,45 mm | Die Rate nimmt mit der Zeit ab |
Gusseisen mit hohem-Ni-Gehalt | Lokale Korrosion (milder) | ~⅓ des gewöhnlichen CI; maximale Grube < 0,20 mm | Besserer Widerstand |
Kohlenstoffstahl | Allgemeine Korrosion | 0,18 mm/a (Eintauchen); 0,06 mm/a (Atmosphäre) | Ähnlich wie Gusseisen |
Edelstahl (größer oder gleich 17 % Cr) | Atmosphärisch → vernachlässigbar; Immersion → variiert | <0.3 μm/a (atmosphere); immersion resistance order: 00Cr18Mo2 > 0Cr19Ni10 > 1Cr18Ni19Ti > F179 > 2Cr13 | Mo-legierte Stähle am besten |
Aluminiumlegierungen | Lochfraß, Spalt, intergranular | Lokalisierte tiefe Gruben, insbesondere unter Verschmutzung | Leicht, aber-anfällig für Verschmutzungen |
Titanrohre | Starke Passivierung, kein Lochfraß | Im Meerwasser praktisch immun | Lange Lebensdauer, dünne-Wandigkeit, beste Wahl für die Entsalzung |
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