Разрушение из-за фреттинг-коррозии происходит, когда существует незначительное возвратно-поступательное относительное проскальзывание между внешней стенкой титановой нагревательной трубы и трубными хомутами, опорами или облицовочными втулками под воздействием вибрации трубопровода, теплового расширения и механического встряхивания. Трение постоянно царапает и повреждает компактную пассивирующую пленку TiO₂ на поверхности титана, а остатки окислительного износа заполняют контактный зазор. При совместном действии механического трения и электрохимической коррозии в зоне контакта образуются плотные коррозионные язвы, которые постепенно углубляются и проникают в стенку трубы, вызывая утечку среды. Эти повреждения чаще всего возникают в местах неподвижных опор трубопроводов и болтовых зажимах титановых напорных трубопроводов в цехах с интенсивной вибрацией.
1. Механизм сцепления с фреттинг-износом и коррозией.
Титан самопроизвольно образует стабильную анти-оксидную пленку в атмосферных и водных средах. Когда две металлические контактирующие поверхности создают микрометровое-частотное трение скольжения, пассивирующий слой постоянно царапается и отслаивается. Свежая титановая подложка, обнаженная после потери пленки, быстро окисляется с образованием хрупких абразивных частиц оксида титана. Эти твердые частицы внедряются в контактную поверхность, еще больше усиливая абразивный эффект резки. Между тем, конденсированная влага электролита просачивается в узкий зазор, образуя микрогальванический элемент, ускоряя локализованное анодное растворение титановой матрицы. В отличие от статической щелевой коррозии без относительного движения, фреттинг-коррозия вызывается периодическим трением микро-скольжения, при этом потеря материала происходит гораздо быстрее, чем обычная щелевая коррозия.
2. Типичные места, подверженные фреттинг-коррозии.
Места крепления жестких хомутов для труб, плотно прилегающих к наружной поверхности титанового трубопровода;
Зоны контакта трубопровода с неподвижными анкерными опорами при длительном-вибровозбуждении;
Зазоры муфтовых соединений, где внутренняя облицовка и наружная титановая труба имеют монтажный зазор;
Резьбовое крепление фланцев и приборов снимает-короткие трубы с микроперемещением;
Участки трубопровода, прилегающие к насосам и компрессорам, где вибрация оборудования передает периодические встряхивающие силы.
3. Основные факторы, ускоряющие разрушение фреттинга
В компоновке опор трубопровода отсутствуют меры по гашению вибрации, и вибрация оборудования передается непосредственно на тело трубы;
Хомуты для труб закреплены слишком туго, что приводит к устранению буферного пространства и возникновению прямого жесткого фрикционного контакта;
Между титановой трубой и опорной металлической поверхностью отсутствует изолирующая прокладка, что приводит к прямому контакту-к-металлам;
Частое повышение температуры и охлаждение вызывают повторяющееся термическое телескопическое смещение, вызывающее постоянное микропроскальзывание;
Влажная среда цеха приводит к скоплению росы в контактных зазорах, образуя токопроводящие условия электролита.
4. Полные-технические меры по предотвращению и контролю ссылок
① Добавьте эластичные демпфирующие прокладки, такие как ПТФЭ и резина, между титановой трубой и всеми опорами/зажимами.
Изолируйте прямой контакт металла и полностью устраните источник трения.
② Отрегулируйте момент затяжки зажима, чтобы обеспечить соответствующий допуск на скольжение при тепловом расширении.
Избегайте чрезмерного-зажима, блокирующего трубопровод и вызывающего принудительное относительное трение.
③ Установите пружинные виброизоляторы для опор рядом с источниками вибрации, такими как насосы.
Отрезать путь передачи механического вибровозбуждения.
④ Внедрить градиентную компоновку трубопровода и спроектировать скользящую опору для снятия напряжения теплового смещения.
Уменьшите возвратно-поступательное микроскольжение, вызванное термической деформацией.
⑤ Регулярно разбирайте, проверяйте фиксированные точки крепления,-с длительным сроком службы, и очищайте скопившиеся от износа остатки.
Устраните абразивные частицы, которые усугубляют повреждения от истирания.
5. Сравнительная таблица эффективности профилактики
表格
| Установка и режим защиты-Вибрации | Риск фреттинг-коррозии | Предложение по применению |
|---|---|---|
| Прямой жесткий металлический контакт + слишком-затянутые зажимы + отсутствие снижения вибрации | Очевидное точечное истончение происходит в местах зажима в течение коротких рабочих циклов. | Модернизация изолирующих прокладок и оптимизация режима крепления опор. |
| Межслойная буферная изоляция + стандартизированная предварительная нагрузка крепления + конфигурация опоры для гашения вибрации | Эффективно блокирует микро-истирание и сопутствующую коррозионную реакцию. | Стандартная спецификация установки для поддержки и крепления титанового трубопровода отопления |
| Износостойкое-поверхностное покрытие в зоне контакта + онлайн-мониторинг вибрации + ежеквартальная выборочная проверка разборки | Чрезвычайно низкий уровень фреттинга, скрытая опасность перфорации и поломки трубопровода. | Предпочтительная схема поршневого оборудования периферийных титановых технологических трубопроводных систем отопления |
Заключение
Фреттинг-коррозия титановых нагревательных трубок возникает в результате микровозвратно-поступательного трения скольжения, разрушающего защитную пассивационную пленку, сопровождающегося износом абразивных частиц и электрохимической коррозией зазоров с образованием локализованных глубоких ямок. Стратегии профилактики включают размещение не-буферных слоев металлической изоляции, стандартизацию герметичности зажимного узла, добавление средств снижения вибрации, оптимизацию форм поддержки для предотвращения теплового смещения и регулярную очистку остатков износа контактного зазора. Полный-замкнутый-контроль процесса проектирования опор трубопровода,-строительства установки на объекте и периодического обслуживания оборудования может предотвратить утечку среды и аварии на трубопроводе, вызванные фреттинг-коррозией титановых нагревательных трубок.
