У нагрівальних реакційних котлах, відкритих циркуляційних нагрівальних резервуарах і теплообмінному обладнанні стічних вод часткові секції нагрівальних труб з нержавіючої сталі 316 розташовані на межі коливань рівня рідини. Ці зони неодноразово чергуються між зануренням у корозійну рідину та впливом вологого повітря. Під час вологої стадії поверхня трубки покривається розчином електроліту, що містить іони хлориду, сульфати та розчинений кисень; на сухій стадії вода швидко випаровується, що призводить до постійної концентрації корозійних іонів солі на поверхні металу. Це змінне вологе-сухе середовище руйнує стабільність -збагаченої хромом пасивної плівки, легко викликаючи концентровану точкову корозію, щілинну корозію та навіть корозійне розтріскування під напругою. Багато підприємств звертають увагу лише на анти-корозійний захист повністю занурених або повністю відкритих ділянок труби, ігноруючи особливий ризик корозії в зонах коливань рівня рідини. Без цілеспрямованої структурної оптимізації та захисного посилення місцеве розрідження та проникаючий витік часто відбуваються переважно на лінії рівня рідини, навіть якщо інші частини нагрівальної трубки залишаються недоторканими. Таким чином, оптимізація структурного розташування зон коливань рівня рідини та впровадження цілеспрямованих анти{10}}корозійних заходів зміцнення є важливими для усунення прихованої небезпеки чергування мокрої-сухої корозії нагрівальних труб.
Поперемінна волога-суха корозія прискорює пошкодження нержавіючої сталі в основному через три еволюційні процеси. По-перше, багаторазове випаровування та конденсація призводять до постійного збагачення корозійних іонів на лінії рівня рідини. Локальна концентрація хлориду може бути в сотні разів вищою, ніж у сипучому середовищі, що значно знижує критичний потенціал точкової коррозії нержавіючої сталі 316 і швидко розриває пасивну плівку з утворенням початкових корозійних ям. По-друге, різниця в концентрації розчиненого кисню між рідкою фазою та газовою фазою утворює комірку постійної концентрації кисню. Частина вище-води з достатньою кількістю кисню діє як катод, тоді як занурена частина поблизу рівня рідини стає анодом, що призводить до постійного спрямованого розчинення металевої матриці вздовж лінії рівня рідини. По-третє, перемінна температура і вологість викликають часте розширення і звуження пасивної плівки, що призводить до мікротріщин на захисному шарі. Пил, кристали солі та корозійний газ постійно проникають у ці крихітні дефекти, прискорюючи поступове розширення місцевих корозійних пошкоджень. Залишкове зварювальне напруження та напруга затискання на рівні рідини додатково поєднуватимуться з чергуванням мокрої-сухої корозії, значно збільшуючи ризик корозійного розтріскування під напругою.
У цьому дослідженні запропоновано чотири стандартизовані стратегії оптимізації анти-корозійної конструкції зони флуктуації рівня рідини нагрівальних трубок із нержавіючої сталі 316. По-перше, відкоригуйте загальне розташування пучків нагрівальних трубок, щоб уникнути ключових частин,-зосереджених напругою, які залишаються в діапазоні коливань рівня рідини. Оптимізуйте висоту встановлення нагрівальних трубок, щоб усі зварні з’єднання, холодно-зігнуті перехідні секції та фіксовані позиції затискачів були постійно нижче найнижчого робочого рівня рідини або повністю вище найвищого рівня рідини. Уникайте проходження нагрівальних трубок горизонтально через проектований інтервал коливань рівня рідини; якщо неможливо уникнути обмежень у плануванні, застосуйте вертикальне розташування трубопроводу, щоб зменшити довжину сегментів труби, що перетинають мокру-суху зону чергування. Встановіть багатоступеневі фіксовані перегородки для обмеження рівня рідини, щоб звузити фактичний діапазон коливань поверхні рідини, контролювати амплітуду вертикальних коливань у межах 150 мм і зменшити осьову довжину нагрівальної трубки, на яку впливають чергування вологих і сухих умов. Для обладнання для серійного виробництва, яке часто регулюється, встановіть два набори положень нагрівальної трубки відповідно до різних рівнів технологічної рідини, щоб запобігти довготривалій-фіксованій ерозії однієї ділянки труби лінією рівня рідини.
По-друге, запровадити поверхневу антикорозійну обробку для зміцнення секцій труб у волого-сухих зонах чергування. Виконайте дробеструйну обробку сегментів нагрівальної труби в діапазоні коливань рівня рідини, щоб сформувати поверхневий шар напруги стиснення та покращити зернисту структуру, покращуючи компактність пасивної плівки та стійкість до проникнення іонів. На основі традиційної пасивації для травлення використовуйте рідкоземельні конверсійні покриття або високо{4}}температурну неорганічну керамічну обробку для ущільнення для створення композитного захисного шару з сильною гідрофобністю, що зменшує адгезію сольового розчину та сповільнює збагачення іонами під час випаровування води. Для сильно корозійних умов роботи нанесіть високо{6}}антикорозійне покриття зі скляних пластівців на секцію труби коливання рівня рідини, належним чином збільште товщину покриття на 30% порівняно зі звичайними деталями та посиліть виявлення точкових отворів, щоб уникнути того, що дефекти покриття стануть новими точками індукції корозії. Регулярно перевіряйте цілісність зміцнюючого захисного шару на лінії рівня рідини кожні шість місяців, щоб своєчасно усунути місцеві відшарування та потертості.
По-третє, налаштуйте допоміжні пристрої для покращення навколишнього середовища, щоб зменшити збагачення іонами солі та атмосферну корозію. Встановіть герметичні кришки над рівнем рідини відкритих нагрівальних резервуарів, щоб ізолювати поверхню рідини від зовнішнього соляного туману, кислотного туману та забруднення пилом. Покладіть-захист від бризок навколо секції рівня рідини нагрівальної трубки, щоб запобігти високошвидкісному розтиранню рідини та розбризкуванню крапель, уникаючи частого локального зволоження поверхні трубки. Розмістіть низько{5}}пристрої для циркуляції потоку поблизу рівня рідини, щоб забезпечити рівномірний потік середовища, зменшити випадання та адгезію зваженого мулу на поверхні нагрівальної труби та уникнути утворення оклюзованих зон корозії під відкладеннями. Регулярно очищайте плаваючу нафту та зважені домішки на поверхні рідини, щоб запобігти накопиченню органічних забруднюючих речовин на межі розділу газ-рідина та викликанню розмноження мікробів і місцевого підкислення середовища.
По-четверте, встановити цільові регулярні перевірки та механізми динамічного контролю рівня рідини. Візьміть лінію коливань рівня рідини як ключову область перевірки для кожного технічного обслуговування, проводите ультразвукове вимірювання товщини та вихрострумову дефектоскопію, зосереджуючись на цій позиції, щоб відстежувати раннє локальне стоншення та виникнення мікротріщин. Установіть безпечний діапазон попередження про рівень рідини, щоб уникнути-тривалої роботи біля верхньої чи нижньої межі рівня рідини; регулярно регулюйте рівень технологічної рідини в межах допустимого інтервалу, щоб розсіяти змінну вологу-суху ерозію на різних ділянках труби. Оптимізуйте стандарти контролю якості води для газ-рідинних змінних середовищ, відповідним чином знизите граничне значення концентрації хлорид-іонів і збільште частоту дозування пасивуючих інгібіторів для постійного відновлення мікро-дефектів пасивної плівки. Архівуйте дані визначення товщини ділянок рівня рідини для довгострокового-аналізу трендів, прогнозуйте швидкість зменшення корозії та організовуйте профілактичне технічне обслуговування або локальну заміну труб заздалегідь, коли досягнете порогу раннього попередження.
Дані польового застосування показують, що нагрівальні труби з оптимізованим розташуванням рівня рідини та цільовим посиленням поверхні не мають поперемінної мокрої-сухої корозійної послаблення на межі газ-рідина протягом 12 років експлуатації. Навпаки, нагрівальні труби, що перетинають зону коливань рівня рідини без захисної оптимізації, зазнають очевидної місцевої корозії у формі канавок протягом 3–6 років. Підсумовуючи, розумне уникнення вразливих частин, цілеспрямоване зміцнення поверхні, поліпшення навколишнього середовища між газом-рідиною та регулярний огляд ключових ділянок можуть ефективно пригнічувати іонне збагачення та корозію комірки з концентрацією кисню, спричинену чергуванням вологих і сухих умов. Оптимізована конструкція зони флуктуації рівня рідини усуває один із типових локалізованих ризиків корозії відкритого нагрівального обладнання, забезпечуючи цілеспрямовану анти{10}}корозійну гарантію для нагрівальних трубок із нержавіючої сталі 316, які використовуються в реакційних котлах, відкритих теплообмінних резервуарах і промислових системах періодичного регулювання рівня рідини.
