I cirkulerande kemiska rörledningar, värmeåtervinningssystem för avloppsvatten och hög-processmediumutrustning påverkas 316 värmerör av rostfritt stål ständigt av hög-flödande vätska, fasta suspenderade partiklar, gas-vätske-tvåfas-turbulens och lokalt jetflöde. Lång-vätskeskurning kommer mekaniskt att slita på den krom-rika passiva filmen på rörets yta; under tiden accelererar den kontinuerliga förnyelsen av elektrolytens gränsskikt den anodiska upplösningshastigheten för rostfritt stål när skyddsskiktet är skadat. Kopplingseffekten av mekanisk nötning och elektrokemisk korrosion bildar typisk erosion-korrosion, som ofta inträffar vid inloppsstötlägen, armbågssektioner, buntvindsidor och plötsliga förändringszoner. Många utrustningskonstruktörer beräknar endast den genomsnittliga flödeshastigheten för det övergripande systemet utan att optimera lokal flödesfältfördelning, vilket resulterar i för hög flödeshastighet, flödesdöda zoner, virvelerosion och gaskavitation nära värmerörsbuntar. Lokal passiv film kan inte repareras i tid under kontinuerlig vätskepåverkan, vilket leder till snabb väggförtunning och för tidig penetrationsfel av värmerör. Därför är rationell flödesfältslayoutoptimering ett ekonomiskt och effektivt sätt att i grunden minska erosionsrisk{13}}korrosionsrisken för att värma rörbuntar.
Erosion-korrosion härrör från den synergistiska effekten av mekanisk flödespåverkan och elektrokemisk korrosion. När vätska strömmar med alltför hög hastighet, vätskeflöde med hög-hastighet och medryckta fasta partiklar rensar kontinuerligt den passiva oxidfilmen på den rostfria stålytan. I döda zoner med statiskt låg-flöde, ackumuleras suspenderade fasta ämnen och korrosiva joner kontinuerligt för att bilda sedimentocklusionsområden, vilket utlöser korrosion under-avlagringsspalter. Vortex och kavitation som genereras av abrupt flödesriktningsändring producerar omedelbara högtrycksstötvågor-, vilket orsakar upprepade utmattningsskador på lokala ytskyddsskikt. Efter varje passiv filmbrott kompletterar den strömmande elektrolyten snabbt korrosiva joner som klorid till den exponerade metallmatrisen, vilket avsevärt förkortar reparationstiden för passiv film. Vid normal låg flödeshastighet kan den passiva filmen själv{10}reparera snabbt; när vätskeskurningsintensiteten överstiger filmens rekonstruktionskapacitet uppstår kontinuerlig materialförlust, vilket visar en enhetlig eller spårformad{11}}väggförtunning på uppvärmningsrörens yta.
Den här studien föreslår fyra strategier för optimering av kärnflödesfält för att begränsa erosion-korrosion av 316 värmerör av rostfritt stål.
Ställ först in det rimliga säkra flödeshastighetsintervallet och begränsa det lokala toppvärdet för flödeshastigheten. För rent enfas cirkulerande vatten regleras den optimala flödeshastigheten mellan 1,0 m/s och 1,8 m/s; för medium som innehåller fina fasta partiklar ska flödeshastigheten minskas till 0,6–1,2 m/s för att mildra partikelstötslitage. Installera flödesutjämnande bafflar vid inloppet av värmekammaren för att sprida koncentrerat jetflöde och eliminera lokala höghastighetszoner på den främre raden av värmerör. Undvik att vara direkt vänd mot värmerörsbunten med rörledningsinloppsmunstycken; anta tangentmatning eller bufferthålighetsövergång för att minska den initiala vätskestötenergin.
För det andra, optimera värmerörsbuntsarrangemanget för att eliminera vortex och flödesdöda zoner. Använd förskjutna rörlayouter istället för-arrangemang på rätt sätt för att förbättra vätsketurbulenslikformigheten och förhindra stillastående områden med lågt-flöde mellan rörgap. Upprätthåll rimligt röravstånd för att säkerställa fullt mediumutbyte inuti bunten, undvik avsättning av suspenderade partiklar och biologisk slemansamling. För vertikalt installerade värmerör, förhindra gasretention i toppen genom att anordna avgasportar för att eliminera kavitationserosion orsakad av gas-vätskeflöde i två-. Vid böjnings- och övergångspositionerna för värmetanken, använd strömlinjeformad struktur för att minska flödesseparation och virvelgenerering.
För det tredje, installera flödesbuffring och -anti-erosionshjälpkomponenter vid hög-riskpåverkan. Ställ in bågformade- anti-stötbafflar vid inloppssidan av uppvärmningsknippen för att buffra hög-hastighetsvätska och ändra flödesriktning försiktigt. För uppvärmningsrörsektioner som lider av långvarig -partikelskurning, använd lokal laserbeklädnad eller slitstarkt-beläggningsskydd för att förbättra ytans anti-skurprestanda. Inspektera regelbundet slitagegraden för-stötbafflar; byt ut kraftigt nötta bafflar i tid för att undvika buffertfel och sekundär koncentrerad erosion på värmerör.
För det fjärde, anta dynamisk flödesreglering och periodisk flödesfältinspektionsmekanism. Installera frekvensomvandlingspumpar för att undvika långvarig- överskattad drift som leder till ihållande överdriven flödeshastighet; justera pumpens driftsparametrar enligt säsongsbetonad mediumviskositet och systemresistansfluktuationer. Använd regelbundet simulering av beräkningsvätskedynamik för att återuppstå den interna flödesfältsfördelningen av värmetanken, lokalisera dolda höghastighetsvirvel- och dödzonspositioner och utföra lokal strukturell korrigering. Efter lång-drift, utför väggtjockleksdetektering på vinderosion-benägna områden för att övervaka erosionsförtunningshastigheten och justera flödesparametrar eller lägga till anti-erosionsanläggningar i förväg när gallringshastigheten överskrider säkerhetströskeln.
Fält-driftsdata visar att värmeutrustning med flödesfältsoptimering kan kontrollera den årliga väggförtunningshastigheten orsakad av erosion-korrosion under 0,03 mm, och livslängden för värmerör ökas med mer än två gånger jämfört med icke-optimerade flödesfältsystem. Sammanfattningsvis kan rimlig flödeshastighetsbegränsning, enhetlig rörbuntslayout, anti-högriskområdesskydd och dynamisk flödesparameterreglering effektivt avbryta kopplingsbanan för mekanisk nötning och elektrokemisk korrosion. Flödesfältsoptimering eliminerar lokala allvarliga erosionsfaror, bibehåller integriteten och självreparationsförmågan hos passiv film av rostfritt stål och ger en tillförlitlig vätskemiljögaranti för långvarig säker service av 316 värmerör av rostfritt stål i industriella cirkulationssystem med högt-flöde.
