En grandes tanques de productos químicos en circulación, sistemas de tratamiento de aguas residuales y dispositivos de calentamiento de tuberías, la turbulencia del fluido, la pulsación periódica de la bomba y la vibración del funcionamiento mecánico actuarán continuamente sobre los tubos de calentamiento de acero inoxidable 316 agrupados. Cuando dos superficies de contacto metálicas soportan un pequeño desplazamiento relativo alternativo bajo una presión de sujeción constante, la película pasiva en el área de contacto se desgasta y daña repetidamente, lo que provoca corrosión por fricción. Esta corrosión localizada especial se produce a menudo en los soportes fijos, en las posiciones de contacto del haz de tubos y en las juntas de sujeción de las bridas. La fricción continua desprende la capa protectora rica en cromo-, exponiendo el metal fresco al medio corrosivo, y los restos de desgaste se acumulan en espacios estrechos para formar áreas de oclusión, lo que acelera la corrosión de la celda de concentración de oxígeno. Muchos diseñadores de equipos solo consideran la resistencia de fijación estática e ignoran los riesgos de vibración dinámica en condiciones de funcionamiento, lo que resulta en desgaste oculto por fricción y corrosión en los puntos de sujeción, que gradualmente se convierte en adelgazamiento de las paredes del tubo, perforación local y fractura del soporte. Por lo tanto, la optimización de la amortiguación de vibraciones y la protección de la interfaz de contacto son medios técnicos necesarios para eliminar las fallas por corrosión por contacto de los tubos calefactores.
La corrosión por fricción es el resultado conjunto del desgaste por fricción mecánica y la corrosión electroquímica. Bajo vibración de trabajo, se produce un microdeslizamiento alternativo entre la pared exterior del tubo calefactor y los soportes metálicos o los tubos calefactores adyacentes. La película dura de óxido pasivo primero se raya y se tritura para formar finos restos de desgaste de óxido metálico. Estas partículas abrasivas permanecen en el estrecho espacio de contacto, agravando aún más el rayado abrasivo en la superficie del metal. El sustrato de acero inoxidable fresco expuesto por fricción sufre rápidamente una disolución anódica en un medio acuoso que contiene cloruro-. La película pasiva recién regenerada se destruye repetidamente mediante micro-deslizamiento cíclico, formando un círculo vicioso de daño de la película, corrosión del metal y acumulación de abrasivo. Las posiciones de contacto bajo una gran precarga de sujeción y vibración continua-a largo plazo tienen el mayor riesgo de corrosión por contacto, que generalmente muestra un adelgazamiento uniforme en forma de ranura poco profunda-cubierto con depósitos de corrosión-marrón rojizo y abrasivos de óxido.
Este estudio resume cuatro esquemas técnicos específicos para suprimir la corrosión por fricción de los tubos calefactores debido a la fuente de vibración, la interfaz de contacto y la optimización estructural.
Primero, implemente el control de la fuente de vibración para reducir la amplitud de excitación de los equipos mecánicos y de fluidos. Seleccione bombas de circulación centrífugas de baja-pulsación e instale juntas amortiguadoras de vibraciones en las tuberías en la entrada y salida de la bomba para debilitar las fluctuaciones periódicas de presión transmitidas al tanque de calentamiento. Optimice el diseño del campo de flujo interno agregando deflectores de ecualización de flujo para eliminar el vórtice turbulento local de alta-intensidad, evitando la resonancia estructural-inducida por el fluido del haz de tubos de calentamiento. Inspeccione periódicamente el desgaste del impulsor de la bomba, los pernos de anclaje de la base flojos y los amortiguadores envejecidos para evitar vibraciones amplificadas anormales causadas por fallas del equipo.
En segundo lugar, adopte juntas aislantes de amortiguación elásticas para cambiar las características de la interfaz de contacto. Se instalan fundas de cojín en forma de arco-de caucho de silicona o PTFE resistentes a altas temperaturas- entre el tubo calefactor y los soportes metálicos para evitar el contacto directo de metal-con-metal. El material elástico absorbe el microdesplazamiento generado por la vibración, elimina los rayones por fricción en la película pasiva de acero inoxidable y aísla el riesgo de corrosión galvánica entre metales diferentes. La junta debe tener una alta resistencia al desgaste y un rendimiento anti-envejecimiento, y se requiere un reemplazo regular cada 12 a 18 meses en entornos corrosivos severos para evitar que la falla de la junta provoque daños secundarios por fricción.
En tercer lugar, optimice la disposición del haz de tubos y el modo de fijación para limitar el microdesplazamiento relativo. Adopte una fijación de suspensión con límite de punto único-en lugar de una sujeción rígida de múltiples puntos, afloje adecuadamente la precarga de sujeción de los pernos de sujeción para evitar una presión de contacto excesiva. Para haces de tubos de calefacción densamente dispuestos, establezca el espaciado que limite los manguitos de separación de plástico entre tubos adyacentes para evitar colisiones mutuas y fricción bajo el lavado de fluido. Evite la instalación en voladizo demasiado larga; aumentar los soportes auxiliares intermedios para reducir la amplitud de la vibración de flexión de las secciones de tubos suspendidos.
En cuarto lugar, reforzar el tratamiento superficial-resistente al desgaste en las áreas de contacto de alto-riesgo. Se realiza un pulido de espejo local o un tratamiento de pasivación de alta-dureza en la superficie del tubo calefactor en las posiciones de sujeción para mejorar la resistencia al desgaste de la película pasiva. Para equipos con condiciones de vibración extremadamente severas, se puede implementar un revestimiento láser de aleación anticorrosión- resistente al desgaste-a base de níquel-en las áreas de contacto para formar una capa protectora de alta-resistencia, que resiste fundamentalmente el daño por fricción y la erosión de iones de cloruro.
Los datos de seguimiento de campo-a largo plazo muestran que los tubos calefactores equipados con juntas de amortiguación elásticas y optimización de la fuente de vibración no presentan desgaste evidente por fricción ni adelgazamiento por corrosión después de más de 24 meses de funcionamiento continuo. Por el contrario, los haces de tubos calefactores rígidamente fijados con contacto directo con el metal sufren una grave corrosión por fricción en forma de ranura-en las posiciones de soporte en un plazo de 6 a 10 meses. En conclusión, suprimir la vibración del fluido del equipo, aplicar accesorios de contacto de aislamiento elástico, optimizar la estructura fija antideslizante e implementar un refuerzo local de la superficie pueden bloquear eficazmente todo el proceso de formación de corrosión por fricción. Estas especificaciones de protección contra vibraciones eliminan los riesgos ocultos de falla por desgaste-corrosión en las uniones fijas de los tubos de calefacción, garantizan la integridad estructural de los haces de tubos en entornos de vibración circulante-a largo plazo y logran un funcionamiento estable y de bajo-mantenimiento de los sistemas de calefacción industrial.
