チタン加熱管の侵食のメカニズム-腐食減肉、穿孔破壊と完全なプロセス防止制御スキーム-

エロージョン-腐食破壊とは、固体粒子、気泡、または乱流を運ぶ高速流体によって継続的に衝撃を受け、磨耗されるチタン製加熱パイプの内壁を指します。-機械的磨耗により、チタンの表面 TiO₂ 不動態皮膜が常に剥離します。新しい金属基板は腐食性媒体に直接さらされ、急速な電気化学的溶解が起こります。機械的剥離と化学的腐食の複合効果により、パイプ壁は均一または局所的に薄くなり、最終的には貫通して媒体の漏れを引き起こします。この損傷は、流速が速く、粒子の不純物が存在し、キャビテーションが頻繁に発生する循環パイプラインで広範囲に発生します。

1. エロージョン-コロージョンカップリングの損傷メカニズム

チタンは、静的な媒体条件下での腐食に耐えるために、薄く緻密な酸化膜に依存しています。流体が固体粒子とともに急速に流れたり、キャビテーション気泡が発生したりすると、繰り返しの衝突とせん断力によって保護不動態層が瞬時に傷つき、破壊されます。新たに露出したチタンマトリックスは、連続的なフラッシングでは時間内に不動態皮膜を再構築できないため、媒体中の腐食性成分とのアノード溶解反応に直接関与します。液体は、堆積や不動態化修復を行わずに腐食生成物を即座に除去し、皮膜損傷→金属腐食→生成物の除去という循環プロセスを形成します。単一の孔食や純粋な摩耗とは異なり、この破損は機械的侵食と電気化学的腐食の相乗効果であり、いずれの単一損傷モードよりも材料の損失速度がはるかに速くなります。

2. 浸食-が発生しやすい一般的な位置

流れの方向が変化し、粒子が集中に影響を与えるパイプラインのエルボが最も深刻です。

急激な流れの加速と乱流洗掘の強化を伴う減速パイプセクション。

最高の媒体流速と運動エネルギーを備えたポンプ出口の直線パイプライン。

乱れた渦流と強い局所せん断力を伴うティー分岐交差点。

キャビテーション-が発生しやすい-低圧パイプ部分では、気泡の崩壊によってマイクロ ジェットの衝撃が発生します。

3. 故障を加速する中核的要因

チタン材料の耐侵食限界をはるかに超える過度に設計された流量。-

媒体には砂、触媒粉末、その他の硬い粒子状不純物が含まれており、濾過を遮断しません。

パイプラインの入口には脱気設備がないため、大量の溶解ガスがキャビテーション気泡を形成します。

パイプ継手における鋭い直角の構造遷移は、乱流と局所的な影響を悪化させます。-

-シャットダウンメンテナンスなしで長期連続運転を行うと、累積的な減肉を時間内に検出できません。

4. フルリンクの防止と制御の技術的対策-

① プロセスパラメータを最適化して、パイプライン設計の流速を耐侵食の安全範囲内で低減します。-

流体機械による精練強度を根本的に削減します。

② システムのフロントエンドに多段の精密フィルタとゴミトラップを設置する-

固体粒子がチタンパイプラインループに侵入するのをブロックします。

③ パイプラインの高所に排気バルブとガス抜き装置を追加し、キャビテーションの発生源を排除する

気泡の爆縮によるマイクロジェット衝撃による損傷を回避します。

④ エルボとティーにアークトランジションを採用し、乱流と局所衝撃荷重を軽減

流れ場の分布を最適化して集中浸食を弱めます。

⑤ 磨耗の激しい管継手については定期的な肉厚検出を実施

薄化傾向を追跡し、浸透する前にコンポーネントを交換します。

5. 予防効果比較表

表格

結論

チタン加熱管のエロージョン-腐食穿孔は、高速流体機械によるパッシベーション フィルムの剥離と、その後の地金の電気化学的腐食によって引き起こされます。-コア防止対策には、流速の制限、媒体中の粒子状不純物と溶存ガスの除去、乱流の衝撃を軽減するためのパイプライン構造の最適化、壁厚の損失の定期的な監視などが含まれます。システムパラメータ設計、媒体の前処理、および機器検査のプロセス全体を管理することで、チタン製加熱パイプラインのエロージョン腐食減肉に起因する生産中断や漏洩安全事故を防ぐことができます。-