流れ加速腐食は、加熱パイプライン システム設計において見落とされやすい一般的な故障モードです。{0}}循環媒体が過度に高速で流れる場合、またはパイプの直径が急激に変化する箇所、エルボ、ティー、スロットル バルブを通過する場合、高速流体が 316 ステンレス鋼の内壁を継続的に洗浄し、金属表面のクロムを豊富に含む高密度の不動態皮膜を剥ぎ取ります。-保護膜が損傷し、媒体中の溶存酸素によって修復できなくなると、露出した金属マトリックスは継続的に陽極溶解を受けます。一方、高速流体は浮遊固体粒子を運ぶことが多く、浸食-カップリング損傷を引き起こし、急速に局所的な壁の薄化を引き起こし、流れ場の突然変異位置での穿孔さえも引き起こします。加熱管の漏れ事故の多くはエルボや可変直径のパイプ部分に集中しており、これは流れ場の設計欠陥の典型的な現れです。{10}}合理的な流速のマッチング、合理化された構造遷移、および流れの均一化の最適化により、保護不動態皮膜を安定化し、流れ-で加速される腐食や浸食-腐食を根本的に抑制し、不当な流体分布によって引き起こされる危険性の高い-腐食点を排除できます。
循環流場設計の中核となる最適化の方向性には、合理的な流速間隔制御、合理化されたパイプライン遷移構造、整流コンポーネント構成、渦不感帯の除去という 4 つの重要な要素が含まれます。まず、媒体の流速を安全な範囲内に厳密に制限し、汚れの堆積につながる低流速と不動態皮膜の磨耗損傷を引き起こす高流速を避けてください。第二に、急激な膨張、急激な収縮、直角接続構造を解消し、大きな半径のエルボと先細りの段階的な移行ジョイントを採用して、局所的な流れの乱流と渦の強さを軽減します。-第三に、長距離パイプラインの入口と装置のフロントエンドに整流装置と整流グリッドを設置して、乱れた乱流を均一な層流に安定させ、局所的な高速洗掘を弱めます。-。第四に、分岐パイプラインのレイアウトを最適化して、分流と合流によって形成される低速渦のデッドゾーンを排除し、粒子の沈降と局所的な腐食性イオンの濃縮を防ぎます。{8}}不適切な流速設定、小さすぎる曲げ半径、整流対策の欠如により、長期にわたる局所的な高乱流洗掘が発生し、加熱管の不動態皮膜保護が失われ、継続的な腐食と肉薄化の悪循環に陥ります。{10}}
表 1 中型、流量リスクグレード、安全流速範囲、流れ場最適化スキーム
|フローリスクグレード |循環媒体の特性 |安全設計流速 |コアフローフィールドの最適化対策 |主要な腐食のタイプを防止|| ----|----|----|----||低リスク |きれいな脱イオン水、固体浮遊粒子なし|1.0～1.5m/秒 |大半径エルボ (R 1.5D 以上)、緩やかな直径遷移 |不動態皮膜の研磨流動促進腐食||中リスク |工業用循環水、微量浮遊不純物|0.8～1.2m/秒 |入口整流器を設置し、分岐合流部のレイアウトを最適化 |乱流による局所的な減肉と孔食||高リスク |小さな研磨性固体粒子を含むプロセス廃水|0.6～1.0m/秒 |両面内面精密研磨＋完全合理化パイプラインレイアウト |エロージョン・コロージョンと粒子磨耗による損傷||極度のリスク |高温高速伝熱媒体、流量変動が多い場合|0.5～0.9m/秒 |整流グリッド + 多段バッファセクション設計、短絡流を回避 |交互乱流疲労による腐食の促進 |
企業は、流れ場シミュレーション検証をパイプライン設計レビューリンクに組み込み、流体シミュレーションソフトウェアを使用してシステム全体の速度分布、乱流強度、渦位置を予測し、建設前に局所的な流速が過剰な領域のパイプ直径とレイアウトスキームを調整する必要があります。パイプライン処理中は、すべての溶接位置を滑らかに研磨して溶接補強材や内部溶接バリを除去し、突起した構造物が流れ場を乱して局所的な高速洗掘ポイントが形成されるのを防ぐ必要があります。-システムの試運転後、各主パイプラインと分岐パイプラインの実際の流速をテストし、周波数変換装置を使用して安全速度しきい値を超えるパイプラインの流量を調整し、長期にわたる過負荷運転を回避する必要があります。-すべての流れ場シミュレーション レポート、パイプ直径設計パラメーター、流速受け入れテスト データはデジタル トレーサビリティ プラットフォームにアーカイブされ、プロジェクト ファイルにバインドされます。明らかな流れ場突然変異構造を備えたパイプラインが既に運用されている場合は、計画停止メンテナンス中に整流変換を実施し、バッファーセクションと整流装置を追加する必要があります。日常の運転プロセスでは、パイプライン入口のフィルター装置を定期的に清掃して、媒体中の浮遊粒子の濃度を減らし、固体粒子によるパイプ壁の不動態皮膜への浸食損傷の影響を遅らせます。同時に、エルボや可変直径セクションなどのリスクの高い位置で超音波肉厚検出を定期的に実行し、肉厚の減衰傾向を追跡し、流れによって加速される腐食の隠れた危険性を早期に警告します。-
最適化された循環流体流れ場の設計により、加熱パイプライン内の流体力学的環境が安定し、高速流体や固体粒子の乱流によるステンレス鋼不動態皮膜への継続的な洗掘損傷を効果的に回避します。-内壁研磨処理、媒体ろ過浄化、流量の動的調整と組み合わせることで、316 ステンレス鋼加熱管用の流体力学的防食システムを構築します。-科学的な流れ場の最適化により、パイプラインの局所的な構造変異位置での集中的な腐食破壊が排除され、パイプラインの壁厚の減衰速度が減少し、循環媒体の作動条件における加熱装置の耐用年数が大幅に延長され、産業用熱交換システムの長期にわたる安定した効率的な動作が保証されます。-
