Dans un radiateur électrique en titane utilisé pour empêcher le gel d'un dégivreur de piste à 25 % d'acétate de potassium à -10 degrés ambiants, pourquoi le radiateur se corrode-t-il plus rapidement en veille (pas de débit) que pendant le chauffage actif ?

Les dégivreurs de piste à l'acétate de potassium (KAc) sont utilisés à une concentration de 25 % à des températures allant jusqu'à -10 degrés. Les réservoirs de stockage sont équipés de radiateurs électriques en titane pour éviter le gel. Pendant le chauffage actif, le chauffage est à 40-60 degrés et le fluide est liquide et a un flux de convection naturelle. Pendant le temps d'arrêt du chauffage, la solution refroidit jusqu'à des températures ambiantes de −10 degrés. La solution d'acétate de potassium peut devenir sursaturée et partiellement geler ou se concentrer. La conductivité électrique est plus élevée et le pH est plus faible (hydrolyse) dans la solution concentrée d’acétate. La corrosion caverneuse se trouve sous la glace ou sous des couches de solution concentrée. Au ralenti, le taux de corrosion peut être 5 à 10 fois plus élevé que pendant le chauffage actif.

Le processus de corrosion de secours accéléré

Chauffage actif . La solution est chaude et fluide, les niveaux d'oxygène sont modérés et le film passif de titane est stable. En veille, la solution refroidit et des cristaux de glace se forment, concentrant le liquide restant à 40-60 % d'acétate de potassium. Le pH de la solution concentrée est de 7-8 (vs. 9-10 à 25 degrés) en raison de l'hydrolyse de l'acétate. Une concentration élevée et un pH faible rendent le film passif instable. En outre, des cellules d'aération différentielles sont formées entre des emplacements recouverts de glace et des emplacements recouverts de liquide. La géométrie restreinte imposée par les films de glace ou de solution concentrée conduit à des conditions de fissures. "Le flux est nécessaire à la dilution des espèces agressives.

Taux de corrosion quantitatifs pendant le chauffage actif et en veille

Des tests contrôlés dans 25 % d'acétate de potassium à différentes températures ont déterminé les taux de corrosion du titane de grade 2. Le taux de corrosion est de 0,005 à 0,010 mm/an, le film passif est stable et avec un chauffage actif à 50 degrés avec débit (convection naturelle). Le taux est de 0,008 à 0,015 mm par an en fonctionnement constant à 25 degrés avec débit. Lorsqu'il est refroidi à 0 degré avec un certain développement de glace, le taux augmente jusqu'à 0,03 à 0,08 mm par an. Le taux de corrosion dans des conditions de veille à -10 degrés avec de la glace (50 % de glace, 50 % de solution concentrée) est de 0,08 à 0,15 mm/an, ce qui est 10 à 20 fois supérieur au taux de chauffage actif. En veille à -10 degrés et en pleine congélation (pas de phase liquide), le taux de corrosion est réduit à 0,01-0,03 mm/an car il n'y a pas d'électrolyte.

Corrosion en attente de l'acier laminé à froid en ce qui concerne l'effet des cycles de gel-dégel et la concentration de la solution

Le degré de corrosion en attente est lié au nombre de cycles de gel-dégel et à la concentration du fluide résiduel. Dans un cycle de gel-dégel, la concentration maximale est de 45-50 % de KAc. Le taux de corrosion pendant la période de dégel est de 0,05 à 0,10 mm par an. La solution est encore concentrée à 55-60 % de KAc après 10 cycles de gel-dégel, et le taux de corrosion augmente jusqu'à 0,10-0,20 mm par an. Le taux de corrosion à 0 degré est de 0,15 à 0,30 mm/an à une concentration de 60 % de KAc avec un pH de 7,0. Le taux de corrosion à 10 degrés à une concentration de 70 % (proche de la saturation) est de 0,20 à 0,40 mm/an.

Directives d'atténuation de la corrosion en veille sur les réchauffeurs de dégivrage de piste

Les recommandations visant à prévenir une corrosion rapide pendant la veille dans les réservoirs de stockage de dégivrant de piste à l'acétate de potassium à 25 % sont résumées dans le tableau ci-joint.

Autonomie en veille (heures) Température ambiante (degrés) Action recommandée Taux de corrosion attendu (mm/an)
<24 -5 None (minimum freezing) <0.02 24–72 -5 to -15 Heater on low power (10% duty) <0.02 >72 -5 à -15 Circulation périodique de la solution 0,02 à 0,04
Tout -15 à -25 Isoler le réservoir + chauffage de traçage 0,01-0,03
N'importe lequel<0.01 Use heated enclosure or indoor storage
Ingénierie au-delà de la veille

La qualité du titane a un impact sur la-résistance à la corrosion. Le grade 7 (stabilisé au palladium) a un taux de corrosion 3 à 5 fois inférieur dans les solutions d'acétate concentrées, réduisant ainsi l'attaque en veille de 70 à 80 %. La 12e année fait une amélioration intermédiaire. La tolérance à la corrosion correspond à l'épaisseur de la paroi. Si le mur mesure 2,0 mm et la tolérance à la corrosion est de 0,10 mm par an en veille, cela durera 20 ans. Lorsque le radiateur est installé horizontalement, il n’y aura aucune fissure dans laquelle la solution pourrait s’accumuler. Une modeste pompe de recirculation est utilisée pendant la veille pour éviter les gradients de concentration. Un câble chauffant enroulé autour du réservoir maintient la température de la solution au-dessus de 0 degré, de sorte qu'aucun gel ne se produise.

Élaborer une-spécification bien informée

Concevoir un radiateur électrique en titane à utiliser comme dégivrant de piste (25 % d'acétate de potassium) à une température ambiante de -10 degrés. Le radiateur doit être maintenu à faible puissance (10 à 20 % de la puissance nominale) pendant la veille pour maintenir la température de surface au-dessus de 0 degré et empêcher la formation de glace. Pour les appareils de chauffage existants qui souffrent de corrosion en veille, installez une pompe de recirculation qui fonctionne 10 minutes toutes les heures en veille. Utilisez du titane grade 7 pour les nouvelles installations. Lors du fonctionnement, surveillez le courant traversant le radiateur. Si la tension reste constante mais que le courant augmente, de la glace se forme et doit être éliminée immédiatement. L'ingénieur empêche la formation de glace grâce à un fonctionnement en veille à faible consommation afin d'éliminer la corrosion accélérée qui se produit pendant la veille passive dans le service de dégivrage de piste à l'acétate de potassium.