La erosión-corrosión es un modo de daño combinado de desgaste mecánico y corrosión electroquímica, que ocurre con frecuencia en tubos de calentamiento de acero inoxidable 316 instalados en tuberías de circulación de alto-flujo-. Cuando el fluido de alta-velocidad transporta partículas sólidas suspendidas, burbujas o gas-líquido de dos-flujo para fregar continuamente la pared interna de los tubos de calentamiento, la película pasiva originalmente compacta rica en cromo-se eliminará mecánicamente localmente. Una vez que la película protectora se daña, el sustrato metálico expuesto se disuelve rápidamente en medios corrosivos como aguas residuales que contienen cloruro- y líquido circulante ácido, y difícilmente se puede formar una nueva película pasiva a tiempo bajo el impacto continuo del fluido. Este proceso cíclico de desprendimiento de la película y disolución del metal formará gradualmente daños por corrosión en forma de ranuras -en la pared del tubo, que son difíciles de detectar mediante la inspección visual convencional en la etapa inicial. Una gran cantidad de tubos de calefacción sufren adelgazamiento local de las paredes y fugas de penetración en los codos, secciones de entrada y posiciones de expansión-contracción repentina, principalmente como resultado de un control descuidado de la velocidad del flujo y la falta de optimización estructural anti-la erosión. Por lo tanto, limitar razonablemente el caudal de fluido y optimizar el diseño de las tuberías son medidas técnicas esenciales para evitar la erosión-corrosión y garantizar la confiabilidad del servicio-a largo plazo de los equipos de calefacción.
El mecanismo de daño de la erosión-corrosión incluye dos procesos que se promueven mutuamente. En el aspecto mecánico, el fluido de alta-velocidad y las partículas sólidas arrastradas producen un impacto continuo y una fuerza de corte, raspando la película pasiva y formando marcas de micro-abrasión en la superficie del metal. Electroquímicamente, la superficie del metal fresco sin película pasiva actúa como ánodo y se disuelve rápidamente, mientras que el área pasiva intacta circundante sirve como cátodo para acelerar la reacción de corrosión. El flujo bifásico de gas-líquido-agravará este modo de falla debido al colapso periódico de las burbujas, generando una alta presión de impacto instantánea que causa erosión por cavitación. Una velocidad de flujo excesivamente alta, esquinas afiladas de las tuberías y impurezas sólidas distribuidas de manera desigual acortarán significativamente el período de incubación de la erosión-corrosión, mientras que reducir adecuadamente la velocidad del flujo y optimizar el diseño estructural puede ralentizar efectivamente la circulación del daño de la película y la disolución anódica.
Tabla 1 Clasificación de la velocidad del flujo de fluido y erosión-Esquemas de protección contra la corrosión para tubos calefactores de acero inoxidable 316
表格
| Grado de velocidad del flujo | Rango de velocidad del fluido | Característica media | Erosión-Riesgo de corrosión | Medidas de optimización estándar |
|---|---|---|---|---|
| Grado 1 (seguro) | Menor o igual a 1,5 m/s | Líquido limpio monofásico-, pocas partículas en suspensión | Despreciable | Inspección anual periódica del espesor por ultrasonidos |
| Grado 2 (bajo riesgo) | 1.5–2.5 m/s | Líquido ligeramente turbio, pequeñas impurezas en suspensión. | Bajo | Adopte una estructura de codo aerodinámica y pula la superficie interna del tubo |
| Grado 3 (Riesgo Medio) | 2.5–4.0 m/s | Líquido con partículas sólidas finas, arrastre ocasional de gas. | Medio | Instalar secciones de amortiguación y estabilizadores de flujo, reducir la turbulencia local. |
| Grado 4 (alto riesgo) | ＞4.0 m/s | Flujo bifásico-líquido-gas o medio turbio con alto-sólidos | Alto | Utilice un revestimiento compuesto-resistente al desgaste + aumente el diámetro de la tubería para reducir la velocidad del flujo |
Las empresas deben realizar cálculos hidráulicos en la etapa inicial de diseño de los sistemas de calefacción para controlar estrictamente la velocidad del flujo del fluido dentro del rango seguro de los materiales de acero inoxidable. Para codos de tuberías y partes de entrada y salida donde es probable que se produzcan turbulencias, se deben adoptar estructuras aerodinámicas de gran-radio en lugar de curvas cerradas en ángulo recto-para reducir la intensidad del impacto del fluido. La superficie interior de los tubos de calefacción y accesorios de tuberías se debe pulir finamente para reducir la rugosidad de la superficie, mejorando la estabilidad de adhesión de la película pasiva contra la fuerza de corte del fluido. Para medios que contienen una gran cantidad de partículas sólidas, se deben instalar filtros en el extremo frontal del equipo de calefacción para interceptar las impurezas y evitar daños abrasivos de partículas en la pared del tubo. En condiciones de trabajo mixtas de gas-líquido, los dispositivos de escape deben estar equipados para eliminar el colapso de las burbujas-la erosión por cavitación inducida.
Las posiciones clave-propensas a la erosión se incluirán en la lista de pruebas rutinarias no-destructivas, y se implementará una inspección de espesor ultrasónica cada seis meses para rastrear las tendencias de adelgazamiento de las paredes. Una vez que se encuentran ranuras de corrosión aerodinámicas obvias, se debe llevar a cabo oportunamente la optimización del flujo o la transformación del revestimiento resistente al desgaste local-. Combinado con la regulación de la calidad del agua y la protección de pasivación de la superficie, la corrosión-inducida por fluidos-se restringe eficazmente. El control sistemático de los parámetros de flujo y la optimización estructural solucionan la deficiencia del diseño anticorrosión de un solo material, construyen un sistema de protección multi-dimensional para tubos de calentamiento de acero inoxidable 316 y evitan eficazmente las pérdidas repentinas por apagado del equipo causadas por fallas por corrosión del compuesto de depuración del flujo.
