Faoin Cén Teaglaim Sonrach de Thiúchan Clóiríimín Iarmharach agus pH a Fhorbraíonn 316 Dreach Téitheoir Cruach Dhosmálta Pitting in Uisce Te Bardasach ag 55 céim

Mechanism of pitting corrosion of disinfectant in potable water systems Monochloramine (NH2Cl) is being increasingly used as a secondary disinfectant in municipal hot water systems (domestic hot water tanks, recirculation loops in hotels and hospitals, point of use heaters in commercial buildings) to replace free chlorine and minimise trihalomethane formation for 316 stainless steel sheathed electric heating tubes. Chloramine is less aggressive to stainless steel than free chlorine but can produce pitting at higher temperatures especially when the pH is not in the proper range for chloramine stability. 316 stainless steel is passive at chloramine levels below 2-3 ppm at a common residential hot water temperature of 55 °C and a pH of 7.5-8.5. However, below pH 7.0 chloramine breaks down into free chlorine and ammonia which leads to a more aggressive oxidising environment. Chloramine is unstable at pH > 9.0, and decomposes to dichloramine and nitrogen trichloride. Pitting begins at chloramine levels >4-5 ppm ag pH 7.0-8.0, nó faoi thurais pH. Déanann an taighde seo na tairseacha pH agus na tiúchana clóraimín a thuar a chuireann tús le polladh ar 316 truaill ag 55 ⁰C. Meicníocht spreagtha clóiríimín-agus spleáchas pH Is oibreán ocsaídiúcháin níos laige é monaclóraimín (NH2Cl) ná saorchlóirín (HOCl/OCl-) Cloramine, áfach, díghrádaítear go leor bealaí ag teochtaí os cionn 50 céim . Ag pH neodrach go beagán alcaileach (7.0-8.5) tugann dianscaoileadh amóinia agus nítrigine agus ní scaoiltear ach méideanna beaga clóirín saor in aisce. Ag pH <7.0, aistríonn an dianscaoileadh go clóirín saor in aisce (HOCl) agus déchlóraimín (NHCl 2 ), agus tá an dá cheann acu ocsaídeoirí níos cumhachtaí a fhéadfaidh an scannán éighníomhach a dhianscaoileadh ar 316. Ag pH> 9.0 díscaoileann clóirínín go tapa go tríchlóiríd nítrigine (NCl3), ar speiceas so-ghalaithe agus an-ocsaídeach é. Is é an mheicníocht pitting ná polladh saorchlóirín. Miondealú logánta ar an scannán éighníomhach Cr 2 O 3 agus iomadú sloc clóiríd-spreagtha ina dhiaidh sin. Ach teastaíonn tiúchan níos láidre de chloramine (thart ar 2-5x an méid atá de chlóirín in aisce) chun pitting a chur faoi deara ag an teocht chéanna. Teorainneacha cainníochtaithe pitting ag 55 céim Tá tástálacha tumoideachais rialaithe de 316 cruach dhosmálta (bailchríoch leictreaphlátáilte, Ra=0.2 μm) in uisce bardasach sintéiseach (100 ppm Cl−, 80 ppm SO42−, 120 ppm CaCO3) ag tiúchain mhonaclóraimín éagsúla le haghaidh tiúchain monaclóraimín éagsúla agus pH3 le haghaidh tiúchain 50.0. pH (55 céim ) Monaclóraimín (ppm mar a choibhéis Cl2) Am Tionscnaimh Pitting le haghaidh Conair Dhian-Dhian-Clóraimín (Uaireanta) Uasdoimhneacht an Phoill Tar éis 3000 Uair (micron) Am go dtí an Perforation (balla 1.5 mm) 55 céim Seirbhís Molta<1.0 7.0-8.5 Stable >10,000 <10 >30 bliain Tá 1.0-2.0 7.5-8.5 Cobhsaí 5,000-10,000 10-20 15-30 bliain Tá 2.0-3.0 7.5-8.5 Cobhsaí 20-40 bliain Den chuid is mó 8-15 bliain 3,000-5,000 Inghlactha 3.0-4.0 7.5-8.5 Timpeall 1,500-3,000 40-80 4-8 bliain Meath Imeallach {{ níos measa} Meath Imeallach 800-1,500 80-120 2 go 4 bliana Gan molta 5.0-7.0 7.5-8.5 Díscaoileadh suntasach 400-800 120-200 1-2 bliain gan 7.0 7.5-8.5 Lobhadh mear<400 >200 <1 year Unacceptable 2.0-3.0 6.5-7.0 (pH excursion)Free chlorine release 1,000-2,000 60-100 3-5 years Not recommended 2.0-3.0 <6.5 Free chlorine + dichloramine 300-800 100-180 1.5-2.5 years Not acceptable NCl3 formation 2.0-3.0 >9.0 500-1,200 80-150 2 - 3 yeras Unacceptable 3.0 < 7.0 Severe degradation < 500 > 150 < 1.5 years Temperature effect on chloramine aggressiveness Not acceptable The rate of decomposition of monochloramine rises with temperature, hence chloramine is more aggressive at higher temperatures. Water Temperature (oC) Maximum Monochloramine for 5-Year Life pH 7.5-8.0 (mg/L)Maximum Monochloramine for 10 Year Life at pH 7.5-8.0 (mg/L)Recommended Action 40 5.0 3.0 Standard practice 50 3.5 2.5 OK 55 3.0 2.0 Marginal above 2.5 ppm 60 2.2 1.5 Chloramine reduction if >2 ppm 70 1.5 1.0 316 not recommended, upgrade material 80 1.0 0.5 316 not appropriate Chloramine Treatment Practical Water Chemistry Specifications The following specifications will ensure long term pitting free service for 316 sheathed heaters in municipal hot water systems treated with monochloramine at 55oC. System Type Target Monochloramine (ppm) pH Range Max. Temp. (°C) Heater Life Expectancy (years)Hot water heating ideas for households1.0-2.0 7.5-8.5 55 10-15 Commercial (hotel/hospital) OK 1.5-2.5 7.5-8.5 55 8-12 Test for chloramine regularly. big circulation system 2.0-3.0 7.8-8.2 55 5-8Active pH regulation as required Any with chloramine >3.0 >3.0 7.5-8.5 55 2-4 Uasghrádaigh go leictreaphlát 316L Aon cheann le haistir pH<7.0 <3.0 <7.0 56 2-5 pH control necessary Any at temperatures above 60°C 1.5 7.5-8.5 >60 2-5 2205 Uasghrádú Déphléacsach Aithint allamuigh na pollta arna dtáirgeadh ag clóraimín Maidir le téitheoir 316 in uisce te bardasach ar bheagán clóirín saor ach ar a dtugtar cóireáil chlóraimín, is gnách go mbíonn na claiseanna beag (0.1-0.5 mm trastomhas), go minic (5-20 claiseanna/cm2), agus spásáil rialta eatarthu. Is léiriú é an dromchla miotail sa chlais ar mhoirfeolaíocht pollta clóiríd-tiomáinte. Is í an phríomhdhifríocht ná nach bhfuil aon chlóirín saor in aisce sa bhulc-uisce (táscaire go bhfuil an clóraimín ag briseadh síos). Beidh luachanna clóraimín os cionn 3-4 ppm ag an loga ceimic uisce agus pH faoi bhun 7.0 nó os cionn 9.0 ag amanna éagsúla. Deimhneoidh tástáil ar an mórchóir uisce le haghaidh clóirín agus clóirín saor in aisce an cineál díghalrúcháin. Is é an réiteach ar na teipeanna seo ná an tiúchan cloramine a ísliú go dtí níos lú ná 2.5-3.0 ppm nó an pH a choinneáil go dlúth ag 7.5-8.5 nó uasghrádú go cruach dhosmálta déphléacsacha 2205. Réitigh cóireála le haghaidh córais ardchlóraimín Murar féidir an tiúchan clóraimín a laghdú go 3 ppm, laghdóidh na nósanna imeachta seo a leanas an baol pitting: Leictripholú: Dromchla leictrishnasta (Ra<0.2 µm) increases chloramine threshold by ~1 ppm. pH stability The pH should be maintained in the range 7.8 – 8.2 by adding a pH controller. Decomposes to free chlorine at low pH. Decomposes to NCl3 at high pH. Lower heater setpoint from 55C to 50C (40-50% reduction in chloramine decomposition rate) Alloy upgrade: Duplex stainless steel 2205 (higher pitting resistance equivalent number, PREN >35) nó 316L le rialú cuimsithe nítríde tíotáiniam (TiN). Conclúid: 316 saol téitheoir @ 55 céim pH agus chloramine rialú 316 cruach dhosmálta téitheoirí sheathed in uisce te bardasach ag 55 céim Léiríonn pitting thuas thart ar 3-4 ppm monaclóraimín ag pH 7.5-8.5 i 1,000-3,000 uair an chloig agus perforation i 2-5 bliana. Chomh luath agus a thiteann ph faoi bhun 7.0, briseann clóirín síos go clóirín saor in aisce agus fiú 2-3 ppm clóirímin tá sé sách ionsaitheach agus pollfaidh sé i 1-2 bhliain. 316 truaill le sonraí ar chlóirín agus pH agus raon pH de 7.5-8.5 agus monaclóraimín<2.5 ppm for 10 year life shall be specified by engineers for chloramine treated water. Electropolished 316L or duplex 2205 is suggested for chloramine levels over 3 ppm or where pH control is not reliable. The present method, connecting chloramine concentration and pH to measured pitting initiation times at 55°C, allows users to define water treatment programmes which prevent disinfectant-driven pitting in municipal hot water systems.