W kotłach reakcyjnych do ogrzewania, otwartych zbiornikach grzewczych z obiegiem i urządzeniach do wymiany ciepła ścieków, częściowe sekcje rur grzewczych ze stali nierdzewnej 316 są umieszczone na granicy faz wahań poziomu cieczy. Obszary te są wielokrotnie naprzemiennie zanurzane w żrącej cieczy i wystawiane na działanie wilgotnego powietrza. W fazie mokrej powierzchnia rury pokryta jest roztworem elektrolitu zawierającym jony chlorkowe, siarczany i rozpuszczony tlen; w stanie suchym woda szybko odparowuje, co prowadzi do ciągłego stężenia korozyjnych jonów soli na powierzchni metalu. To naprzemiennie wilgotne-suche środowisko niszczy stabilność bogatej w chrom-powłoki pasywnej, łatwo powodując skoncentrowane wżery, korozję szczelinową, a nawet pękanie spowodowane korozją naprężeniową. Wiele przedsiębiorstw zwraca uwagę jedynie na ochronę antykorozyjną-całkowicie zanurzonych lub całkowicie odsłoniętych odcinków rur, ignorując szczególne ryzyko korozji w obszarach wahań poziomu cieczy. Bez ukierunkowanej optymalizacji strukturalnej i wzmocnień ochronnych często występują lokalne rozcieńczenia i penetrujące wycieki, preferencyjnie na linii poziomu cieczy, nawet jeśli inne części rury grzejnej pozostają nienaruszone. Dlatego optymalizacja układu strukturalnego stref wahań poziomu cieczy i wdrożenie ukierunkowanych-środków wzmacniających korozję są niezbędne, aby wyeliminować ukryte niebezpieczeństwo naprzemiennej mokrej-suchej korozji rur grzewczych.
Naprzemienna mokra-korozja sucha przyspiesza uszkodzenia stali nierdzewnej, głównie w wyniku trzech procesów ewolucji. Po pierwsze, powtarzające się parowanie i kondensacja powodują ciągłe wzbogacanie jonów korozyjnych na linii poziomu cieczy. Lokalne stężenie chlorków może być setki razy wyższe niż w ośrodku masowym, co znacznie zmniejsza krytyczny potencjał wżerów stali nierdzewnej 316 i szybko przerywa warstwę pasywną, tworząc początkowe wżery korozyjne. Po drugie, różnica w stężeniu rozpuszczonego tlenu pomiędzy fazą ciekłą i fazą gazową tworzy ogniwo trwałego stężenia tlenu. Część nad-wodą z wystarczającą ilością tlenu działa jak katoda, podczas gdy część zanurzona w pobliżu poziomu cieczy staje się anodą, co powoduje ciągłe kierunkowe rozpuszczanie metalowej osnowy wzdłuż linii poziomu cieczy. Po trzecie, zmienna temperatura i wilgotność powodują częste rozszerzanie i kurczenie się folii pasywnej, co prowadzi do mikropęknięć na warstwie ochronnej. Pył, kryształki soli i żrący gaz stale atakują te drobne defekty, przyspieszając stopniową ekspansję lokalnych uszkodzeń korozyjnych. Resztkowe naprężenia spawalnicze i naprężenia zaciskające na poziomie cieczy będą dodatkowo łączyć się z naprzemienną korozją na mokro-na sucho, znacznie zwiększając ryzyko pękania korozyjnego naprężeniowego.
W tym badaniu przedstawiono cztery ustandaryzowane strategie optymalizacji konstrukcji antykorozyjnej-strefy wahań poziomu cieczy rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316. Najpierw dostosuj ogólny układ wiązek rur grzejnych, aby uniknąć sytuacji, w której kluczowe-skoncentrowane części znajdują się w zakresie wahań poziomu cieczy. Zoptymalizuj wysokość montażu rur grzewczych, aby wszystkie złącza spawane,-wygięte na zimno sekcje przejściowe i stałe pozycje mocowania były stale poniżej najniższego poziomu cieczy roboczej lub całkowicie powyżej najwyższego poziomu cieczy. Unikać poziomego prowadzenia rur grzewczych przez zaprojektowany przedział wahań poziomu cieczy; jeśli nie można uniknąć ograniczeń układu, należy przyjąć pionowy układ rurociągu, aby zmniejszyć długość odcinków rur przecinających mokry-suchy obszar naprzemienny. Ustaw wielostopniowe-przegrody ograniczające stały poziom cieczy, aby zawęzić rzeczywisty zakres wahań powierzchni cieczy, kontrolować amplitudę wahań pionowych w granicach 150 mm i zmniejszyć długość osiową rury grzejnej, na którą wpływają naprzemienne warunki mokre i suche. W przypadku często dostosowywanych urządzeń do produkcji seryjnej należy ustawić dwa zestawy położeń instalacji rur grzewczych zgodnie z różnymi poziomami cieczy procesowej, aby zapobiec długotrwałej-erozyjnej erozji tego samego odcinka rury przez linię poziomu cieczy.
Po drugie, zastosuj zabezpieczenie antykorozyjne-wzmacniające powierzchnię odcinków rur w wilgotnych-suchych strefach naprzemiennych. Przeprowadzić śrutowanie segmentów rur grzejnych w zakresie wahań poziomu cieczy w celu utworzenia powierzchniowej warstwy naprężeń ściskających i udoskonalenia struktury ziaren, poprawiając zwartość folii pasywnej i odporność na przenikanie jonów. W oparciu o konwencjonalną pasywację trawiącą należy zastosować powłokę konwersyjną z pierwiastków ziem rzadkich lub-wysokotemperaturową nieorganiczną obróbkę uszczelniającą z ceramiki, aby zbudować kompozytową warstwę ochronną o silnej hydrofobowości, zmniejszającej przyczepność roztworu soli i spowalniającą wzbogacanie jonów podczas parowania wody. W przypadku silnie korozyjnych warunków pracy nałóż-wydajną powłokę antykorozyjną z płatków szklanych- na odcinek rury charakteryzujący się wahaniami poziomu cieczy, odpowiednio zwiększ grubość powłoki o 30% w porównaniu z częściami konwencjonalnymi i wzmocnij wykrywanie otworków, aby zapobiec przekształceniu się defektów powłoki w nowe punkty indukcji korozji. Regularnie co sześć miesięcy sprawdzaj integralność wzmacniającej warstwy ochronnej na linii poziomu cieczy, aby w odpowiednim czasie naprawić miejscowe złuszczanie i ścieranie.
Po trzecie, skonfiguruj pomocnicze urządzenia poprawiające środowisko, aby zmniejszyć wzbogacanie w jony soli i korozję atmosferyczną. Zainstaluj hermetyczne konstrukcje pokrywowe powyżej poziomu cieczy w otwartych zbiornikach grzewczych, aby odizolować powierzchnię cieczy od zewnętrznej mgły solnej, mgły kwaśnej i zanieczyszczeń pyłowych. Umieść-przegrody przeciwrozpryskowe wokół sekcji poziomu cieczy rury grzewczej, aby zapobiec-szorowaniu cieczy i rozpryskiwaniu kropli przy dużej prędkości, unikając częstego miejscowego zwilżania powierzchni rury. Zastosuj urządzenia z przepływem obiegowym o niskiej-prędkości w pobliżu poziomu cieczy, aby zapewnić równomierny przepływ medium, zmniejszyć wytrącanie się i przyleganie zawieszonego osadu na powierzchni rury grzewczej oraz uniknąć tworzenia się pod osadami zamkniętych obszarów korozyjnych. Regularnie usuwaj pływający olej i zawieszone zanieczyszczenia na powierzchni cieczy, aby zapobiec gromadzeniu się zanieczyszczeń organicznych na granicy faz gaz-ciecz, powodując rozmnażanie się drobnoustrojów i lokalne zakwaszenie środowiska.
Po czwarte, należy ustanowić ukierunkowane mechanizmy regularnej kontroli i dynamicznego zarządzania poziomem cieczy. Przyjmij linię wahań poziomu cieczy jako kluczowy obszar kontroli podczas każdej konserwacji, przeprowadź ultradźwiękowy pomiar grubości i wykrywanie wad prądami wirowymi, koncentrując się na tym miejscu, aby monitorować wczesne lokalne przerzedzenie i inicjację mikropęknięć. Ustaw bezpieczny zakres ostrzegawczy poziomu cieczy, aby uniknąć-długoterminowej pracy w pobliżu górnej lub dolnej granicy poziomu cieczy; regularnie reguluj poziom cieczy procesowej w dopuszczalnych odstępach czasu, aby rozproszyć naprzemienną mokrą-erozję suchą na różnych odcinkach rur. Zoptymalizuj standardy kontroli jakości wody dla środowisk przemiennych-gaz-ciecz, odpowiednio obniż wartość graniczną stężenia jonów chlorkowych i zwiększ częstotliwość dozowania inhibitorów pasywujących, aby stale naprawiać mikrodefekty-powłoki pasywnej. Archiwizuj dane dotyczące wykrywania grubości sekcji poziomu cieczy w celu-długoterminowej analizy trendów, prognozuj tempo zmniejszania się korozji i z wyprzedzeniem zorganizuj konserwację zapobiegawczą lub lokalną wymianę rur po osiągnięciu progu wczesnego ostrzegania.
Dane z zastosowań terenowych pokazują, że rury grzewcze ze zoptymalizowanym układem poziomu cieczy i ukierunkowanym wzmocnieniem powierzchni nie wykazują naprzemiennych uszkodzeń spowodowanych korozją na mokro-na sucho na granicy faz-gaz-ciecz w ciągu 12 lat eksploatacji. Natomiast rury grzewcze przechodzące przez strefę wahań poziomu cieczy bez optymalizacji zabezpieczającej ulegają widocznej lokalnej korozji-w kształcie rowka w ciągu 3 do 6 lat. Podsumowując, rozsądne unikanie w układzie wrażliwych części, ukierunkowane wzmocnienie powierzchni, poprawa stanu środowiska na granicy faz gaz-ciecz i regularne inspekcje kluczowych obszarów mogą skutecznie zapobiegać korozji ogniwa wzbogaconej w jony i stężenie tlenu, wywołanej naprzemiennymi warunkami mokrymi i suchymi. Zoptymalizowana konstrukcja strefy wahań poziomu cieczy eliminuje jedno z typowych miejscowych zagrożeń korozyjnych występujących w otwartych urządzeniach grzewczych, zapewniając ukierunkowaną-gwarancję antykorozyjną rur grzejnych ze stali nierdzewnej 316 używanych w kotłach reakcyjnych, otwartych zbiornikach wymiany ciepła i przemysłowych systemach okresowej regulacji poziomu cieczy.
