V cirkulujících chemických potrubích, systémech rekuperace tepla z odpadních vod a zařízeních s vysokým{0}}průtokem procesních médií je 316 topných trubek z nerezové oceli neustále ovlivňováno vysokou-tekoucí kapalinou, pevnými suspendovanými částicemi, plynovými-kapalnými dvoufázovými-turbulencemi a místním prouděním. Dlouhodobé-praní kapalinou mechanicky opotřebuje pasivní film-bohatý na chrom na povrchu trubice; mezitím nepřetržité obnovování mezní vrstvy elektrolytu urychluje rychlost anodického rozpouštění nerezové oceli, jakmile je ochranná vrstva poškozena. Vazebný účinek mechanické abraze a elektrochemické koroze tvoří typickou erozní-korozi, která se často vyskytuje v místech nárazu na vstupu, v úsecích kolen, na návětrných stranách svazku a v zónách náhlé změny proudění. Mnoho konstruktérů zařízení pouze vypočítává průměrnou rychlost proudění celého systému bez optimalizace místní distribuce pole proudění, což má za následek nadměrnou rychlost proudění, mrtvé zóny proudění, vířivou erozi a kavitaci plynu v blízkosti svazků topných trubek. Místní pasivní fólie nemůže být včas opravena při nepřetržitém působení tekutiny, což vede k rychlému ztenčování stěn a předčasnému selhání pronikání topných trubek. Racionální optimalizace rozvržení proudového pole je proto ekonomickým a účinným způsobem, jak zásadně snížit riziko eroze-koroze svazků topných trubek.
Erozní-koroze vzniká synergickým efektem mechanického proudění a elektrochemické koroze. Když tekutina proudí nadměrnou rychlostí, vysokorychlostní-proudění kapaliny a strhávané pevné částice nepřetržitě odstraňují pasivní oxidový film na povrchu nerezové oceli. Ve statických-mrtvých zónách s nízkým průtokem se nerozpuštěné pevné látky a korozivní ionty nepřetržitě hromadí a vytvářejí oblasti okluze sedimentu, což spouští-štěrbinovou korozi usazenin. Vír a kavitace generované náhlou změnou směru proudění produkují okamžité vysokotlaké-rázové vlny, které způsobují opakované únavové poškození místních povrchových ochranných vrstev. Po každém protržení pasivního filmu proudící elektrolyt rychle doplní korozní ionty, jako je chlorid, do exponované kovové matrice, čímž se výrazně zkrátí doba opravy pasivního filmu. Při normální nízké rychlosti proudění se pasivní film může rychle samo{10}}opravit; jakmile intenzita vymývání kapalinou překročí kapacitu rekonstrukce filmu, dochází k neustálému úbytku materiálu, který ukazuje rovnoměrné nebo drážkovité ztenčování stěn na návětrné ploše topných trubic.
Tato studie navrhuje čtyři strategie optimalizace pole proudění jádra k omezení eroze-koroze topných trubek z nerezové oceli 316.
Nejprve nastavte přiměřený bezpečný rozsah rychlosti proudění a omezte špičkovou hodnotu místní rychlosti proudění. Pro čistou jednofázovou cirkulující vodu je optimální rychlost proudění řízena mezi 1,0 m/s a 1,8 m/s; u média obsahujícího jemné pevné částice musí být rychlost proudění snížena na 0,6–1,2 m/s, aby se zmírnilo opotřebení nárazem částic. Nainstalujte na vstupu do topné komory přepážky pro vyrovnávání průtoku, abyste rozptýlili koncentrovaný proud paprsku a eliminovali místní vysokorychlostní nárazové zóny na přední řadě topných trubic. Vyhněte se přímému čelení ke svazku topných trubek se vstupními tryskami potrubí; přijmout tečné podávání nebo přechod do dutiny vyrovnávací paměti, aby se snížila počáteční energie nárazu tekutiny.
Za druhé, optimalizujte uspořádání svazku topných trubek, abyste odstranili mrtvé zóny víru a proudění. Přijměte střídavé uspořádání trubek namísto-správného uspořádání v lince, abyste zlepšili rovnoměrnost turbulence tekutin a zabránili stagnujícím oblastem s nízkým-průtokem mezi mezerami trubek. Udržujte přiměřenou vzdálenost trubek, aby byla zajištěna úplná výměna média uvnitř svazku, zabránilo se usazování suspendovaných částic a biologické akumulaci slizu. U svisle instalovaných topných trubek zabraňte zadržování plynu nahoře uspořádáním výfukových otvorů, aby se eliminovala kavitační eroze způsobená dvoufázovým-kapalným- tokem plynu. V ohybových a přechodových polohách ohřívací nádrže použijte efektivní konstrukční návrh ke snížení separace proudění a vytváření víru.
Za třetí, nainstalujte vyrovnávací paměť toku a pomocné komponenty proti {0}erozi v místech s vysokým{1}}rizikem. Nastavte obloukové-protinárazové-přepážky na vstupní návětrné straně topných svazků, aby tlumily vysokorychlostní-tekutinu a jemně měnily směr proudění. Pro části topných trubek, které trpí dlouhodobým-odíráním částic, použijte místní laserové opláštění nebo ochranu-otěruvzdornou povrchovou úpravou, abyste zlepšili povrchovou odolnost proti-oděru. Pravidelně kontrolujte stupeň opotřebení{11}}přepážek proti nárazu; včas vyměňte silně odřené přepážky, aby se předešlo selhání tlumiče a sekundární koncentrované erozi na topných trubkách.
Za čtvrté, přijmout dynamickou regulaci toku a mechanismus periodické kontroly pole toku. Instalujte čerpadla pro konverzi frekvence, abyste se vyhnuli dlouhodobému-nadhodnocovanému provozu vedoucímu k trvalé nadměrné rychlosti proudění; upravte provozní parametry čerpadla podle sezónní viskozity média a kolísání odporu systému. Pravidelně používejte výpočtovou simulaci dynamiky tekutin, abyste znovu objevili vnitřní rozložení proudového pole ohřívací nádrže, nalezli skryté vysokorychlostní víry a pozice mrtvé zóny a prováděli místní strukturální nápravu. Po dlouhodobém-provozu proveďte detekci tloušťky stěny v oblastech náchylných k návětrné erozi-, abyste mohli sledovat rychlost ztenčování eroze, a pokud rychlost ztenčování překročí bezpečnostní práh, upravte parametry proudění nebo přidejte protierozní zařízení předem.
Údaje o dlouhodobém provozu v terénu-ukazují, že topná zařízení s optimalizací průtokového pole mohou řídit roční míru ztenčování stěn způsobenou erozní-korozí pod 0,03 mm a životnost topných trubek je více než dvojnásobná ve srovnání s-neoptimalizovanými systémy průtokového pole. Závěrem lze říci, že rozumné omezení rychlosti proudění, jednotné uspořádání svazků trubek, ochrana proti nárazu v -rizikové oblasti- a dynamická regulace parametrů proudění mohou účinně odříznout spojovací dráhu mechanického oděru a elektrochemické koroze. Optimalizace průtokového pole eliminuje místní závažná skrytá nebezpečí eroze, zachovává integritu a schopnost samo{8}}opravy pasivního filmu z nerezové oceli a poskytuje spolehlivou záruku tekutého prostředí pro-dlouhodobý bezpečný provoz topných trubek z nerezové oceli 316 v průmyslových cirkulačních systémech s vysokým-průtokem.
