沿岸の高塩霧、強酸酸洗いタンク、高温下水、-長期間の断続的な熱サイクルの極端な作業条件では、認定を受けた 316 ステンレス鋼加熱管であっても、長期間の使用中に継続的にゆっくりとした均一な減肉やランダムな局所的な孔食損傷が発生します。-多くの機器設計者は、機械的強度と熱伝導に必要な理論的な肉厚のみを計算し、媒体の実際の腐食性に応じた適切な腐食代と安全マージンの設定を無視しています。予期しない局所的な孔食の減肉、エロージョン摩耗、または堆積物下腐食が発生すると、残りのチューブ壁は使用圧力や熱応力に耐えられなくなり、突然のチューブの破裂、媒体の漏れ、および機器の安全性事故が発生します。単に呼び肉厚をやみくもに増やすと、過剰なコストの無駄と熱伝達効率の低下が発生し、許容値が不十分な場合は早期の故障につながります。したがって、腐食代と耐腐食安全マージンの科学的な等級設計は、極度の腐食環境下で加熱管の長期的な構造的安全性を確保するための基本的な設計保証です。{{10}{11}}
腐食代は、長期にわたる電気化学的腐食によって引き起こされる均一な肉薄化を補償することと、予測できない局所的な孔食欠陥に備えて安全な厚さを確保することという、2 つの主要な設計目的に役立ちます。{0}}軽度の腐食環境では、ステンレス鋼の不動態皮膜は安定したままであり、年間平均肉厚損失が非常に少ないため、小さな腐食代でサービス要件を満たすことができます。しかし、高塩化物イオン、交互の乾湿露点腐食、微生物腐食などの極端な作業条件下では、局所的な孔食により、平均均一腐食速度をはるかに超える急速な部分的な厚さの損失が発生することがよくあります。平均腐食速度のみに基づいて許容値を設定する設計の場合、局部腐食が深刻な箇所が事前に安全厚さを突破してしまいます。一方、-耐腐食安全マージンには、構造応力安全率、温度過負荷耐性、およびプロセス偏差予備力が含まれており、これにより、腐食減肉と予期しない動作パラメータの変動の重畳によって引き起こされる構造的破損を回避できます。
この研究では、環境腐食強度分類に基づいた腐食代と耐腐食安全マージンに関する 4 つの主要なグレーディング設計戦略を提案しています。{0}}
まず、使用環境を3つの腐食グレードに分けて、差別化された腐食許容基準を策定します。塩化物イオンが 100 mg/L 未満の清浄な密閉循環水などの軽度の腐食条件の場合、腐食代は 0.2 mm に設定され、設計耐用年数は 8 ～ 10 年です。一般的な電気めっき廃水や弱酸反応タンクを含む中程度の腐食シナリオでは、時折発生する析出物中の孔食に対処するために、確保された厚さは 0.4 mm です。-沿岸の塩霧、酸洗い槽、硫酸塩-還元バクテリア-が豊富な下水などの極端な腐食環境の場合、腐食許容値は 0.6 ～ 0.8 mm に増加し、実際の耐力強度を計算するために確保された許容値を差し引いた後、管壁の公称厚さを選択するものとします。耐圧性と熱応力をチェックするときは、すべての壁厚測定で腐食代を除外する必要があります。
2 番目に、リスクの高い構造上の位置の局部腐食に対する安全予備力を向上させます。{0}}溶接継手、冷間曲げ部、ねじ端、および侵食-されやすい流れに面する表面には、基本腐食代に基づいて 0.2 mm の追加の局部厚さの増分を採用するものとします。{2}}応力集中領域では薄壁遷移構造を避けてください。曲げ半径を適切に拡大して、薄肉化後の熱疲労亀裂発生のリスクを軽減します。複数のクランプで固定された束状加熱管束の場合、クランプ位置の早期貫通を防ぐために、局部腐食代の計算にフレッチング腐食摩耗の厚さも含める必要があります。
第三に、動作パラメータの偏差に対する多次元の耐腐食安全マージンを設定します。-表面電力密度の設計安全率は 1.2 以上に制御され、局所的な過熱による不動態皮膜の損傷や腐食速度の加速を防ぎます。最大許容動作温度は、予期せぬ温度サージに耐えるため、316 ステンレス鋼の長期耐熱限界より 30 度の安全マージンを確保する必要があります。-中程度のインジケータに関しては、水質が一時的に基準を超えた場合でも加熱管が安定した耐孔食性能を維持できるように、設計では塩化物イオンに対して 50% の濃度安全マージンを確保する必要があります。-
4 番目に、予約された腐食許容量に応じて検査サイクルを動的に調整します。極端な環境で使用される大きな腐食代を備えた加熱管の場合は、半年に一度のオンライン超音波厚さ検出を実装します。-実際の残肉厚が予約許容値の半分を差し引いた設計閾値に近い場合は、検査サイクルを短縮し、事前に予備部品を準備してください。実際の年間減肉率が初期設計の予測値よりも大幅に高い場合は、使用条件の腐食グレードを見直し、その後の新規設備の許容基準を最適化します。
現場での長期追跡検証により、段階的な腐食代と安全マージンを備えて設計された加熱管は、時折基準を超える水質や温度変動が発生した場合でも、構造破壊事故を起こすことなく、設計ライフサイクル全体を通じて安全に動作できることがわかりました。-対照的に、腐食代が確保されていない加熱管は、極端な腐食条件下では 4 ～ 7 年以内に局所的な穴あきが発生することがよくあります。結論として、環境段階的な腐食許容値の設定、高リスクの局所的な厚さの補強、複数のパラメータによる安全マージンの確保、および適切な定期的な厚さ検査により、完璧な設計の安全保護システムを形成できます。-合理的な耐腐食マージン設計は、過剰な設計コストの無駄を回避するだけでなく、予測できない局所的な腐食や動作パラメータの逸脱のリスクを効果的にヘッジし、さまざまな極端な工業用腐食環境における 316 ステンレス鋼加熱管の構造的完全性と長期にわたる安全な動作を保証します。-
