Bagaimana Kehadiran Lapisan Karet di Dinding Tangki Mengubah Risiko Korosi Galvanik pada Pemanas Titanium Tanpa Ikatan dalam Elektrolit yang Sama?

Dan bagi seorang insinyur proses yang memasang pemanas imersi titanium dalam tangki baja dengan lapisan karet, risiko korosi galvanik sangat berbeda dibandingkan jika tangki tersebut terbuat dari baja tanpa lapisan. Pemanas titanium dihubungkan secara galvanis ke area permukaan baja karbon yang sangat besar dalam tangki baja yang tidak dilapisi. Baja (anoda) terkorosi dan melindungi titanium (katoda). Dinding tangki baja terkorosi tetapi pemanas titanium tidak terkorosi. Karet isolator dalam tangki berlapis karet-mengisolasi baja secara elektrik dari elektrolit. Sekarang tidak ada area katodik yang besar untuk dipasangkan dengan pemanas titanium. Namun, jika ada cacat kecil pada lapisan karet (lubang jarum, goresan atau area rusak), pasangan galvanik yang sangat merusak akan tercipta, di mana sejumlah kecil baja terbuka (anoda) digabungkan ke area titanium (katoda) yang sangat luas. Arus galvanik terkonsentrasi pada patahan baja kecil dan menyebabkan lubang dalam yang cepat pada dinding tangki baja di bawah karet yang memicu pelepasan lapisan dan kegagalan tangki. Tangkinya rusak tetapi pemanas titaniumnya sendiri tidak terluka.

Mekanisme Korosi Galvanik pada Tangki-Berlapis Karet
Lapisan Karet. Lapisan karet pada tangki berlapis karet secara elektrik mengisolasi substrat baja dari elektrolit. Pemanas titanium diisolasi secara elektrik dari baja saat direndam. Tidak ada arus galvanik yang lewat dan titanium serta baja (dilapisi oleh karet yang tidak rusak) tidak akan menimbulkan korosi. Namun jika lapisan karet rusak (lubang jarum, terpotong atau rusak), baja yang terbuka akan bertindak sebagai anoda kecil. Pemanas titanium yang sangat besar (dan permukaan logam basah lainnya) adalah katoda raksasa. Rasio area katodik dan area anodik mungkin lebih besar dari 1.000:1. Arus galvanik difokuskan pada cacat baja kecil, menghasilkan rapat arus 1 sampai 10 mA/cm2 pada kesalahan tersebut. Kepadatan arus yang tinggi dengan cepat melarutkan baja, menciptakan parit dalam yang melemahkan lapisan karet. Karet kehilangan cengkeramannya, mungkin lepas dan memperlihatkan lebih banyak baja sehingga meningkatkan kegagalan. Karena pemanas titanium itu sendiri adalah katoda, ia terlindungi dan tidak rusak.

Mengukur kerapatan arus galvanik pada cacat pada lapisan karet
Luas Permukaan Pemanas Titanium (cm2) Luas Cacat Karet (cm2) Rasio Luas Katoda/Anoda Arus Galvanik (μA) Kerapatan Arus pada Cacat (mA/cm2) Waktu untuk Melubangi Dinding Tangki Baja 6 mm (tahun) 1,000 10 (cacat besar) 100:1 1,000 0.1 5-10 1,000 1 (lubang jarum) 1,000:1 1,000 1.0 0.5-1 1,000 0.1 (goresan kecil) 10,000:1 1,000 10 0.05-0.1 (minggu hingga bulan) 2,000 0.1 20,000:1 2,000 20 0.03-0.05 (bulan) 5,000 0.1 50,000:1 5,000 50 < 1 bulan 10,000 0.1 100,000:1 10,000 100 < 2 minggu
Skenario Pemasangan Pemanas Titanium pada Tangki Karet-Berlapis: Panduan
Kondisi Lapisan Tangki Pemanas Ikatan Listrik Risiko Galvanik Tindakan yang Direkomendasikan
Karet OK, tidak ada cacat. Pemanas terpisah (tidak terikat) Sangat rendah (tidak ada sirkuit) OK. Lapisan monitor tahunan.
Tidak ada cacat, karet utuhPemanas terhubung ke baja (tanah)Rendah (tidak ada sentuhan elektrolit pada baja)Opsional tetapi disarankan.
lubang kecil (< 1 mm2) in rubberHeater isolated High (localized pitting of steel)Fix pinholes. The heater is isolated by nylon bushings.
Lubang tusuk peniti pada karetPemanas berikat bajaRendah (titanium dan baja pada potensial yang sama)Ikatan adalah menyamakan potensial dan menghilangkan pasangan galvanik.
Karet area rusak besarPemanas terisolasi Sangat tinggi (area terbuka baja besar) Hilangkan pemanas atau segera perbaiki lapisannya.
Umur lapisan karet > 10 tahun (kesalahan tidak diketahui) Isolasi pemanas Tidak diketahui (mungkin besar) Lakukan uji percikan pada lapisan tersebut. Isolasi pemanas.
Tangki apa pun dengan lapisan karet dan perlindungan katodikPemanas terisolasi Rendah (CP melindungi baja) OK. Periksa apakah sistem CP berfungsi.
Solusi Rekayasa untuk Mengurangi Risiko Galvanik
Tersedia tiga opsi untuk mencegah bahaya korosi galvanik pada cacat lapisan saat pemanas titanium dipasang di tangki{0}}yang dilapisi karet. Pada opsi pertama, pemanas titanium dihubungkan secara elektrik ke dinding tangki baja (misalnya, dengan kawat tembaga yang dipasang pada sambungan yang tidak dilapisi). Jika titanium dan baja mempunyai potensial yang sama maka arus galvaniknya nol meskipun lapisan karetnya rusak. Baja dilindungi oleh area katodik titanium yang sangat besar (perlindungan katodik). Metode kedua adalah memasang anoda korban (seng atau aluminium) ke pemanas titanium. Pada cacat lapisan apa pun, anoda akan terkorosi, bukan baja. Metode ketiga adalah menguji lapisan karet sebelum memasang pemanas, untuk menemukan dan memperbaiki semua kesalahan. Lubang kecil dideteksi oleh-penguji percikan tegangan tinggi (5-15 kV) yang menutup sirkuit ke substrat baja. Jika kesalahan teridentifikasi maka diperbaiki dengan bahan penambal karet.

Kesimpulan: Pemanas-Karet Berinsulasi-Tangki Berlapis Menghasilkan Risiko Galvanik Tinggi pada kerusakan lapisan
Penambahan lapisan karet di dinding tangki sepenuhnya mengubah risiko korosi galvanik pada pemanas titanium tanpa ikatan. Area baja besar adalah anoda korban untuk melindungi pemanas titanium dalam tangki baja tidak bergaris. Baja diisolasi secara elektrik dari elektrolit dalam tangki-berlapis karet. Ketika lapisan karet rusak (lubang jarum, abrasi atau kerusakan) maka akan terbentuk pasangan galvanik yang sangat berbahaya: anoda baja yang sangat kecil dipasangkan dengan katoda titanium yang sangat besar. Kerapatan arus galvanik di celah tersebut mungkin mendekati 1-100 mA/cm², melubangi dinding tangki baja 6 mm dalam hitungan minggu hingga bulan. Pemanas titaniumnya sendiri baik-baik saja, namun tangkinya rusak parah. Untuk menghindari mode kegagalan ini, pemanas titanium dalam tangki berlapis karet harus dihubungkan secara elektrik ke dinding tangki baja untuk menyamakan potensial dan menghilangkan pasangan galvanik. Misalnya, memesan pemanas titanium untuk tangki berlapis karet, menanyakan perangkat keras pengikat listrik, dan pengujian percikan pada lapisan membantu memastikan bahwa korosi galvanik pada kesalahan lapisan tidak menyebabkan kegagalan tangki dini.