En los sistemas de recuperación de calor residual de calderas industriales, tuberías de gas de cola de incineradores y equipos de tratamiento de gases de combustión de alta-temperatura, los tubos calefactores de acero inoxidable 316 están expuestos a ambientes corrosivos mixtos que presentan altas temperaturas, alternancia de frío y calor, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, vapor de cloruro y líquido ácido condensado. A altas temperaturas de funcionamiento, la película pasiva rica en cromo- nativo sobre el acero inoxidable tiende a oxidarse y degradarse; Una vez que la temperatura desciende hasta el punto de rocío, el condensado ácido se adhiere a la superficie del tubo, lo que provoca una rápida corrosión del punto de rocío, corrosión intergranular y fallas de oxidación a alta-temperatura. Las tecnologías convencionales de pasivación y fortalecimiento de aleaciones solo pueden mejorar la resistencia a la corrosión inherente del sustrato hasta un grado limitado y no pueden resistir la erosión combinada de la oxidación a alta-temperatura y el líquido condensado ácido durante mucho tiempo. Los revestimientos anticorrosión resistentes-a altas temperaturas- forman una densa capa protectora de aislamiento en la superficie exterior de los tubos calefactores, que puede aislar físicamente el gas corrosivo, la niebla ácida y el líquido condensado del contacto directo con el sustrato metálico y amortiguar eficazmente el daño por tensión térmica alterna. Muchas empresas solo dependen de la mejora del material del sustrato para hacer frente a la corrosión de los gases de combustión a alta-temperatura, ignorando la protección sinérgica de los recubrimientos anticorrosión-de alto-rendimiento, lo que resulta en frecuentes perforaciones prematuras y fugas de los haces de tubos de calefacción en los equipos de calor residual. Por lo tanto, la selección científica de revestimientos resistentes a altas-temperaturas y la tecnología de construcción por pulverización estandarizada es un importante medio anticorrosión complementario-para calentar tubos que funcionan en duras condiciones de trabajo con gases de combustión a altas-temperaturas.
La protección del revestimiento de alta-temperatura logra efectos anti-corrosión principalmente a través de barrera física, pasivación química y mecanismos de amortiguación del estrés térmico. La estructura de recubrimiento compacta puede bloquear los canales de penetración de iones de cloruro, iones de sulfuro y vapor de agua ácido, evitando que medios corrosivos entren en contacto y destruyan la película pasiva de acero inoxidable. Algunos componentes del recubrimiento pueden formar óxidos inertes estables en condiciones de alta-temperatura, lo que mejora aún más la capacidad antioxidante de la superficie del tubo e inhibe la difusión hacia afuera de elementos metálicos y la infiltración hacia adentro de gas corrosivo. Además, los materiales de recubrimiento con coeficientes de expansión térmica coincidentes pueden aliviar la diferencia de tensión térmica entre la pared del tubo y el medio externo de alta-temperatura durante las frecuentes fluctuaciones de temperatura, lo que reduce el riesgo de agrietamiento superficial de la película pasiva causado por la fatiga térmica. Una vez que el recubrimiento tiene defectos como poros, burbujas o una mala unión, los medios corrosivos se acumularán en la posición del defecto para formar corrosión local concentrada, lo que acelera la falla de penetración del sustrato. Por lo tanto, la calidad del pretratamiento y los parámetros de pulverización estandarizados determinan directamente el efecto protector a largo plazo del sistema de recubrimiento.
Este estudio presenta cuatro estrategias de aplicación estandarizadas principales para revestimientos anticorrosión-de alta temperatura-en tubos calefactores de acero inoxidable 316.
En primer lugar, seleccione las variedades de recubrimiento según-la temperatura de servicio a largo plazo y la composición corrosiva de los gases de combustión. Para condiciones de trabajo con una temperatura de funcionamiento continua inferior a 400 grados y un bajo contenido de azufre y cloro, se adoptan recubrimientos anticorrosivos de alta-temperatura-de silicona orgánica, que presentan un buen rendimiento de construcción y una excelente resistencia al ácido hidrofóbico. Para ambientes de alta-temperatura entre 400 grados y 650 grados con alta concentración de óxido de azufre y vapor de cloruro, se prefieren los recubrimientos cerámicos inorgánicos o los recubrimientos de escamas de vidrio resistentes a altas-temperaturas, que poseen una resistencia a la oxidación a temperaturas ultra-altas y un rendimiento de barrera densa para resistir la erosión de los gases de combustión ácidos-a largo plazo. Para condiciones de trabajo alternas de punto de rocío intermitente con ciclos frecuentes de frío y calor, se seleccionan recubrimientos de pulverización térmica de aleación a base de níquel- para garantizar una alta resistencia de unión y evitar que el recubrimiento se agriete y se pele bajo la circulación de tensión térmica. Está estrictamente prohibido utilizar recubrimientos anticorrosivos-a temperatura ambiente ordinarios-para equipos de gases de combustión de alta-temperatura para evitar una rápida descomposición térmica y fallas de protección.
En segundo lugar, implementar estrictamente las especificaciones de pretratamiento de la superficie antes de la construcción del revestimiento. Elimine las manchas de aceite, las incrustaciones de óxido de soldadura, las capas de óxido y los contaminantes de película pasiva en la superficie del tubo de calentamiento mediante limpieza ultrasónica y chorro de arena. Controle la rugosidad de la superficie dentro del rango de 40 a 75 μm para formar patrones de anclaje uniformes, lo que puede mejorar significativamente la fuerza de unión mecánica entre el revestimiento y el sustrato. Después del chorro de arena, complete el tratamiento de eliminación de polvo y desengrasado en un tiempo limitado para evitar la oxidación secundaria y la contaminación de la superficie; Construya la imprimación dentro de las 4 horas posteriores al pretratamiento. Para costuras de soldadura, secciones dobladas y posiciones de sujeción propensas a adelgazar el recubrimiento, realice un tratamiento de esmerilado fino local para eliminar bordes afilados y picaduras que fácilmente causan grietas por tensión en el recubrimiento.
En tercer lugar, optimice los parámetros del proceso de pulverización e implemente un diseño de estructura de revestimiento graduado multi-capa. Adoptar la combinación de imprimación anticorrosión, revestimiento de barrera intermedia y revestimiento de acabado superior para formar un sistema protector compuesto; cada capa de espesor del recubrimiento se controla uniformemente para evitar defectos locales ultrafinos o combados. Establezca una distancia de pulverización, una presión de pulverización y un espesor de revestimiento de una sola-capa razonables para evitar picaduras, burbujas y grietas en el revestimiento causados por una pulverización única excesivamente espesa. Después de cada capa de construcción, disponga de un tiempo de curado suficiente según los requisitos técnicos del revestimiento; Se requiere un curado forzado a alta-temperatura para los recubrimientos inorgánicos-a alta temperatura para garantizar una completa-reticulación y formación de película-. El espesor total de la película seca se debe determinar según el grado de corrosión: las condiciones de trabajo de corrosión leve-a alta temperatura adoptan un espesor total de 120 a 160 μm, mientras que los ambientes con gases de combustión corrosivos severos requieren un espesor total de 200 a 300 μm.
Cuarto, establecer un mecanismo de gestión regular de inspección, mantenimiento y reparación del revestimiento. Realizar una inspección de la apariencia del recubrimiento y una prueba de muestreo de espesor antes de instalar el tubo calefactor; utilice un detector de poros para detectar micro-defectos, como poros y pequeñas grietas, y repare todos los defectos detectados con un recubrimiento suplementario local. Durante el funcionamiento diario, inspeccione periódicamente el estado del revestimiento de las áreas de lavado a barlovento y las posiciones propensas a-puntos- de rocío cada seis meses; repare oportunamente las piezas locales con descamación, formación de ampollas y envejecimiento del revestimiento. Cuando la protección del recubrimiento falla parcialmente, retire completamente el recubrimiento defectuoso y re-realice el pretratamiento de la superficie y la reparación con rociador multi-capa en lugar de simplemente aplicar la capa de acabado con brocha sobre la capa original dañada. Combine la detección del espesor de la pared para monitorear la corrosión del sustrato debajo del revestimiento y organice la renovación general del revestimiento cuando el área dañada del revestimiento supere el 15 %.
Los datos de aplicaciones de campo-a largo plazo muestran que los tubos de calefacción protegidos por revestimientos anticorrosivos compuestos-compuestos de alta-temperatura calificados pueden funcionar de manera estable en gases de combustión corrosivos de alta-temperatura durante más de 32 meses sin fallas de penetración de corrosión por punto de rocío. Por el contrario, los tubos calefactores de acero inoxidable 316 sin revestimiento sufren fugas de corrosión ácida local entre 5 y 11 años de servicio. En conclusión, la selección del recubrimiento orientada a las-condiciones- de trabajo, el pretratamiento estandarizado de la superficie, la construcción por pulverización de compuestos multi-capas y la reparación periódica del mantenimiento del recubrimiento pueden crear una barrera confiable de aislamiento contra altas-temperaturas. La tecnología de revestimiento anticorrosión de alta-temperatura-compensa eficazmente la limitación del sustrato de acero inoxidable para resistir la erosión ácida de los gases de combustión a alta-temperatura, prolongando en gran medida el ciclo de servicio seguro de los tubos calefactores de acero inoxidable 316 en equipos de recuperación de calor residual industrial y equipos de tratamiento de gases de cola de alta-temperatura.
