タンク内で犠牲亜鉛陽極を使用すると、PFA ヒーターの金属コアの腐食が促進されますか?または遅くなりますか?

犠牲亜鉛陽極による金属タンク壁およびコンポーネントの電食。ただし、金属コアは包まれており、PFA シースが損傷するまでタンクの液体と直接接触しません (PFA ヒーターの場合)。 PFA が損傷していなければ、電気チャネルがないため、亜鉛アノードはコアに影響を与えません。 PFA が損傷している場合 (亀裂、ブリスター、ピンホール)、露出した金属コアがガルバニック回路内にあります。ほとんどのタンクでは、亜鉛はコア材料 (インコロジー、チタン、ステンレス鋼) よりも陽極性が高くなります (負の電位が高くなります)。これにより、亜鉛アノードが優先的に腐食され、コアが保護されます。これにより、コアの腐食が遅くなり、破損後のヒーターの寿命が延びます。しかし、タンクが酸化性の酸 (硝酸、クロム) で満たされている場合、または亜鉛アノードが急速に消耗している場合、溶解した亜鉛イオンが PFA の分解を早める可能性があります。直接的な証明はありません 亜鉛陽極は、中性から中程度の酸性のサービスの犠牲陽極として使用されます。亜鉛は保護層を形成せずに強酸化性の酸に急速に溶解するため、役に立ちません。亜鉛陽極が炉心腐食を促進することは決してありません。それは破損後にのみ機能します。

ガルバニックシリーズと保護メカニズム
標準電極電位 (対標準水素電極):

亜鉛：-0.76V

インコロイ 825: パッシブ ≈ -0.20 ～ -0.10 V

チタン: -0.05 ～ +0.05 V (パッシブ)

ステンレス鋼 316: パッシブ -0.10 ～ -0.05 V

亜鉛は、どのヒーターコア金属よりも陽極性が高くなります。 2 つの金属が電解質 (タンクの液体) 中で電気的に結合している場合、陽極側 (亜鉛) が腐食し、陰極側 (コア) が保護されます。 PFA シースが損傷していない場合、コアは液体と接触しません-。亀裂が発生すると、コアが液体と接触します。亜鉛アノードが存在する場合、電気回路内でヒーターのアースに接続され、アースはタンクに接続されるため、コアではなく亜鉛が腐食します。コアは亜鉛からの限られた電位 (0.2 ～ 0.5 V) にのみさらされますが、これは孔食を発生させるのに十分ではありません。

ヒーター寿命の侵害に対する亜鉛陽極の影響
状態 PFA シース 亜鉛陽極は存在しますか?破損後の炉心腐食率 (mm/年) 破損から破損までの時間 利益 全体 はいまたはいいえ 0 違反なし 無期限 なし
破損 (小さなピンホール) 破損 No 1 ～ 3 (急速) 数日から数週間 N/A
破損あり 破損あり<0.1 (zinc protects) Months to years Significant Breached in oxidising acid (HNO3, CrO3) Damaged Yes Zinc degrades quickly, little protection Weeks little Very little
塩化物溶液 (海水) 中での破損 損傷なし 2 ～ 5 (孔食) 日 N/A
塩化物違反あり<0.05 >1年 素晴らしい
亜鉛陽極が役立つのはどんな場合ですか
亜鉛は、中性から弱酸性の水 (pH 4 ～ 9、塩化物が存在する) で非常に効果的です。コアポストの破損を保護します。

希硫酸または希塩酸（<10%, pH 1-3): Zinc will dissolve, but still offers some protection. Change the zinc more often.

海水または塩水: 適切な保護 高純度の亜鉛 (カドミウム、鉛を含まない) を使用してください。

接地: ヒーターコアからタンク接地までの電気的連続性を維持し、亜鉛陽極を同じ接地に接地する必要があります。

亜鉛陽極の使用を避けるべき場合
Strong oxidising acids (nitric, chromic, concentrated sulphuric >50%) 亜鉛は急速に溶解し、保護コーティングは形成されません。数日または数週間で、アノードが侵食されてしまいます。保護はありません。

High temperature (>80 度 ): 亜鉛の腐食が早すぎます。代わりにアルミニウムまたはマグネシウムの陽極を使用してください (陽極性は高くなりますが、寿命は短くなります)。

Alkaline solutions (pH >10): 亜鉛は亜鉛酸塩を生成し、溶液に入ります。アルミニウムや陽極はありません。

Ultrapure water (resistivity >1 MΩ・cm): -非導電性水=実質的な電気腐食なし。陽極は必要ありません。

実践の実施
PFA ヒーターを保護するために亜鉛陽極を選択した場合:

電気的導通チェック: ヒーターのアース線からタンクのアースまでの抵抗をチェックします。そうあるべきです<1 ohm.

亜鉛陽極（平均サイズ 1 - 5 キログラム）をタンクに設置し、同じアースに電気的に接続します

毎月の亜鉛消費量を追跡します。 2 kg のアノードと 60 度の希酸の場合、消費量は 50 ～ 200 g/月になる可能性があります。<500 g remains.

毎月のヒーター絶縁抵抗検査。 100 MΩ を下回ると、違反があります。亜鉛はコアを保護しますが、ヒーターは次回の計画停電時に交換する必要があります。

サンプルフィールド
An electroplating line employed PFA heaters in 10% H2SO4 at 70°C. Zinc anodes, 3 kg each, were placed in the tanks. Several heaters developed cracks (due to thermal cycling) over 5 years. In tanks with zinc anodes the broken heaters continued to work for 3–6 months until replacement (insulation resistance remained >10MΩ）。アノード-のないタンクのひび割れたヒーターが 1 ～ 2 週間で故障しました（地絡）。アノードにより、不必要なダウンタイムで年間 2,000 ドルのコストが節約されました。亜鉛アノードは、計画外のダウンタイムで年間 2,000 ドルのコストがかかりました。亜鉛アノードの費用は 1 つあたり 50 ドルで、3 か月ごとに交換されました。

結論: 亜鉛アノードは PFA 違反後のコアを保護します
The metal core of a PFA heater is unaffected by a sacrificial zinc anode as long as the sheath is intact. When the PFA is breached, the zinc anode (more anodic) corrodes sacrificially, protecting the core and increasing post-breach heater life from days to months. This is suitable for neutral to slightly acidic aqueous service (pH 4-9). With strong oxidising chemicals or at elevated temperatures (>80 度）亜鉛は急速に腐食して保護できなくなります。アルカリサービスにはアルミニウム陽極を使用してください。亜鉛陽極は、PFA シースが破損した場合に高価な地絡を回避できる安価な保険 (タンクあたり 50 ～ 100 ドル) です。これらはコアの腐食を促進しません。彼らは敗北した後にのみ助けます。インストールして監視します。もう少しよく眠れます。ヒーターは引き続き故障しますが、故障の速度は遅くなります。そして遅いほど良いのです。