循環化学反応タンク、廃水処理システム、パイプライン加熱装置では、316 ステンレス鋼の加熱管は、固体の小さな粒子、塩化物イオン、酸性物質を含む高速で流れる液体の影響を常に受けています。-流体機械的洗浄と電気化学的腐食の複合作用により、管壁は典型的なエロージョン-腐食損傷を受けます。高速流体は表面のクロムを豊富に含む不動態皮膜を継続的に洗い流します。この不動態皮膜は適切なタイミングで自己修復を完了できず、金属マトリックスが継続的に薄くなる結果となります。-媒体に沈殿物や金属やすりなどの浮遊固体不純物が含まれている場合、摩耗により局部的な肉薄化がさらに悪化し、溝-状の腐食ピットが形成されます。多くの工学設計では熱交換需要のみを計算し、腐食性媒体の流速制限を無視しているため、高流量循環システムでは加熱管の早期貫通漏れが発生します。-したがって、構造レイアウトの最適化、流れパラメータの制御、表面強化技術の導入は、エロージョン-腐食を抑制し、加熱管の耐用年数を延ばすために不可欠な方法です。エロージョン-腐食は、機械的摩耗と電気化学的腐食を組み合わせたカップリングの故障モードです。静的または低流量条件下では、無傷の不動態皮膜がステンレス鋼基板を腐食性イオンから隔離できます。流体の流量が臨界閾値を超えると、継続的なせん断力が保護酸化層を破壊します。電解液にさらされた新鮮な金属は直ちに陽極溶解し、新たに形成された不動態皮膜は液体の洗浄によって繰り返し剥離され、皮膜の破壊と金属腐食の悪循環が形成されます。媒体中の固体粒子がチューブ表面に高速で衝突し、微小な凹みや傷が生じ、不動態皮膜が破壊されやすい箇所となります。流体入口付近の領域、エルボ部分、流れ方向に面したチューブ表面は常に最も深刻なエロージョン-腐食損傷を示します。この研究では、エロージョン-腐食ダメージを軽減するための 4 つの的を絞った最適化戦略を提案しています。最初の対策は、腐食性媒体の流速を合理的に制御することです。従来の塩化物-を含む廃水および弱酸溶液の場合、安全な流量は 1.5 m/s 未満に制限される必要があります。浮遊固体粒子を含む流体の場合、チューブ表面のせん断力と粒子衝撃エネルギーを下げるために、流速をさらに 0.8 m/s 未満に下げる必要があります。一方、加熱管の周囲に高速乱流領域が形成されるのを避けるために、パイプラインのレイアウト内の突然の拡張、鋭いコーナー、局所的な乱流構造を排除する必要があります。2 番目の最適化方法は、加熱管の設置レイアウトを調整することです。加熱チューブを媒体入口に直接面して配置することは避けてください。加熱ゾーンの前に流れバッフルまたは分流板を設置して、高速で入ってくる流れを分散させ、乱流を安定した層流に変換します。-千鳥状に分散配置することで、局所的な集中フラッシングを防止し、各加熱管周囲の流速のバランスをとり、流体の方向性衝撃による片側の重大な肉薄化を回避することができます。第三に、局所的な表面強化処理が加熱管の風上側で行われます。レーザー クラッディング、高速酸素燃料スプレー、または強化された不動態化により、高-硬度、耐摩耗性-、耐腐食性-の複合保護層を形成できます。緻密なコーティングは、液体研磨剤による研磨に耐えるだけでなく、塩化物イオンの浸透をブロックし、連続流動条件下での不動態皮膜の周期的損傷を効果的に遅らせます。一般的な産業シナリオでは、頻繁に洗われる領域に十分な腐食代を確保するには、局部パイプ壁を厚くするのが最も経済的な計画です。第 4 に、定期的な媒体の濾過と不純物の除去を装備する必要があります。循環パイプラインの先端にフィルター装置を設置し、浮遊土砂、金属片、固体粒子を遮断し、粒子の衝突による摩耗を根本的に低減します。循環タンク内の沈殿した汚れを適時に排出することで、培地中の固体汚染物質の継続的な濃縮を回避できます。現場追跡データの比較により、流量の最適化と局所強化処理後の加熱管は、明らかな肉厚の薄化なしに 20 か月以上継続的に動作できることが示されています。しかし、保護手段を講じずに高速乱流領域に配置された加熱管は、6 か月以内に深刻な浸食-漏れを起こします。結論として、媒体の流速を制限し、分流レイアウトを最適化し、表面耐摩耗性強化を採用し、固体不純物を濾過することにより、エロージョン-カップリングの破損を大幅に抑制できます。これらの包括的な最適化対策により、循環流動腐食性環境における 316 ステンレス鋼加熱管の構造的完全性が保護され、計画外のシャットダウン損失が削減され、産業用加熱システムの長期にわたる安定した経済的な運用が実現されます。{60}}
