В циркуляционных резервуарах для химических реакций, системах очистки сточных вод и нагревательном оборудовании трубопроводов нагревательные трубы из нержавеющей стали 316 постоянно подвергаются воздействию высокоскоростных-жидкостей, содержащих мельчайшие твердые частицы, ионы хлорида и кислотные вещества. Под действием механического размыва и электрохимической коррозии стенка трубы подвергается типичному эрозионному-коррозионному повреждению. Высокоскоростная-жидкость постоянно смывает поверхностную пассивную пленку,-богатую хромом, которая не успевает завершить своевременный само-восстановление, что приводит к постоянному истончению металлической матрицы. Если среда содержит взвешенные твердые примеси, такие как осадок и металлические опилки, абразивный износ еще больше усугубит локальное истончение стенок и приведет к образованию коррозионных ямок в форме канавок-. Многие инженерные проекты рассчитывают только потребность в теплообмене и игнорируют предел скорости потока агрессивных сред, что приводит к преждевременной утечке через нагревательные трубы в циркуляционных системах с высоким-потоком. Поэтому оптимизация структурной компоновки, контроль параметров потока и внедрение технологий упрочнения поверхности являются важными способами сдерживания эрозионной-коррозии и продления срока службы нагревательных труб. Эрозионная-коррозия — это вид разрушения муфты, сочетающий механическое истирание и электрохимическую коррозию. В статических условиях или в условиях слабого-потока неповрежденная пассивная пленка может изолировать подложку из нержавеющей стали от агрессивных ионов. Как только скорость потока жидкости превышает критический порог, постоянная сила сдвига разрушает защитный оксидный слой. Свежий металл, подвергшийся воздействию электролита, немедленно подвергается анодному растворению, а вновь образованная пассивная пленка многократно удаляется промывкой жидкостью, образуя порочный круг разрушения пленки и коррозии металла. Твердые частицы в среде сталкиваются с поверхностью трубки на высокой скорости, вызывая микровмятины и царапины, которые становятся уязвимыми местами для пассивного разрыва пленки. Области вблизи впускных отверстий для жидкости, коленчатых секций и поверхностей трубок, обращенных к направлению потока, всегда демонстрируют наиболее серьезные эрозионно--коррозионные повреждения. В этом исследовании предлагаются четыре целевые стратегии оптимизации для уменьшения эрозионно--коррозионных повреждений. Первая мера заключается в разумном контроле скорости потока агрессивных сред. Для обычных сточных вод,-содержащих хлориды и растворы слабой кислоты, безопасная скорость потока должна быть ограничена ниже 1,5 м/с. Для жидкости со взвешенными твердыми частицами скорость потока необходимо дополнительно снизить до менее 0,8 м/с, чтобы снизить силу сдвига и энергию удара частиц о поверхность трубы. Между тем, внезапные расширения, острые углы и локальные турбулентные структуры в схеме трубопровода должны быть устранены, чтобы избежать образования высокоскоростных турбулентных зон вокруг нагревательных труб. Второй метод оптимизации заключается в корректировке схемы установки нагревательных труб. Избегайте размещения нагревательной трубки непосредственно напротив входа среды; установите перегородки или отводные пластины перед зоной нагрева, чтобы рассеять высокоскоростной входящий поток и преобразовать турбулентный поток в стабильный ламинарный поток. Распределенное расположение в шахматном порядке может предотвратить локальную концентрированную промывку, сбалансировать скорость потока вокруг каждой нагревательной трубы и избежать одностороннего серьезного утончения стенок, вызванного направленным воздействием жидкости. В-третьих, на наветренной стороне нагревательных трубок выполняется локальная обработка поверхности. Лазерная наплавка,-кислородное-напыление топлива или усиленная пассивация позволяют сформировать композитный защитный слой с высокой-твёрдостью, -износом{42}}и коррозией-. Плотное покрытие не только противостоит абразивному истиранию, но и блокирует проникновение ионов хлорида, эффективно замедляя циклическое повреждение пассивной пленки в условиях непрерывного потока. Для общепромышленных сценариев утолщение местной стенки трубы является наиболее экономичной схемой, обеспечивающей достаточный припуск на коррозию для часто подвергаемых очистке участков. В-четвёртых, необходимо оборудовать регулярную среднюю фильтрацию и удаление примесей. Установите фильтрующие устройства на переднем конце циркуляционного трубопровода для улавливания взвешенных отложений, металлической стружки и твердых частиц, существенно снижая абразивный износ, вызванный столкновением частиц. Своевременный сброс осажденной грязи в циркуляционный резервуар позволяет избежать постоянного обогащения среды твердыми загрязнителями. Сравнительные данные наблюдения за полями показывают, что нагревательные трубы после оптимизации расхода и местной упрочняющей обработки могут работать непрерывно более 20 месяцев без явного утонения стенок. Однако нагревательные трубы, расположенные в зонах с высокой-турбулентной скоростью и без защитных мер, подвергаются серьезной эрозионной-коррозионной утечке в течение 6 месяцев. В заключение, ограничение скорости потока среды, оптимизация схемы отвода, применение поверхностного -упрочнения, устойчивого к износу, и фильтрация твердых примесей могут значительно подавить эрозионное-коррозионное разрушение муфты. Эти комплексные меры по оптимизации защищают структурную целостность нагревательных трубок из нержавеющей стали 316 в циркулирующих агрессивных средах, уменьшают потери от незапланированных остановов и обеспечивают долгосрочную-стабильную и экономичную работу промышленных систем отопления.
