Nei serbatoi di reazione chimica circolanti, nei sistemi di trattamento delle acque reflue e nelle apparecchiature di riscaldamento delle tubazioni, i tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 sono costantemente colpiti da liquidi che scorrono ad alta-velocità contenenti minuscole particelle solide, ioni cloruro e sostanze acide. Sotto l'azione combinata del lavaggio meccanico dei fluidi e della corrosione elettrochimica, la parete del tubo subisce i tipici danni da erosione-corrosione. Il fluido ad alta-velocità lava via continuamente la pellicola passiva superficiale-ricca di cromo, che non riesce a completare l'auto-riparazione tempestiva, con conseguente assottigliamento continuo della matrice metallica. Quando il mezzo contiene impurità solide sospese come sedimenti e limatura metallica, l'usura abrasiva aggrava ulteriormente l'assottigliamento locale delle pareti e forma cavità di corrosione a forma di solco. Molti progetti ingegneristici calcolano soltanto la domanda di scambio termico e ignorano il limite di velocità del flusso dei mezzi corrosivi, portando a perdite premature di penetrazione dei tubi di riscaldamento nei sistemi di circolazione ad alto-flusso. Pertanto, l'ottimizzazione del layout strutturale, il controllo dei parametri di flusso e l'adozione di tecnologie di rafforzamento della superficie sono modi essenziali per limitare l'erosione-corrosione e prolungare la durata di servizio dei tubi di riscaldamento. L'erosione-corrosione è una modalità di guasto dell'accoppiamento che combina abrasione meccanica e corrosione elettrochimica. In condizioni statiche o di flusso basso-, la pellicola passiva intatta può isolare il substrato di acciaio inossidabile dagli ioni corrosivi. Una volta che la portata del fluido supera la soglia critica, la forza di taglio continua distrugge lo strato protettivo di ossido. Il metallo fresco esposto all'elettrolita subisce immediatamente una dissoluzione anodica e la pellicola passiva appena formata viene ripetutamente rimossa dal lavaggio con fluido, formando un circolo vizioso di distruzione della pellicola e corrosione del metallo. Le particelle solide nel mezzo entrano in collisione con la superficie del tubo ad alta velocità, provocando microrientranze e graffi, che diventano posizioni vulnerabili alla rottura della pellicola passiva. Le regioni vicine agli ingressi dei fluidi, alle sezioni a gomito e alle superfici dei tubi rivolte verso la direzione del flusso mostrano sempre i danni da erosione-corrosione più gravi. Questa ricerca propone quattro strategie di ottimizzazione mirate per alleviare i danni da erosione-corrosione. La prima misura è controllare ragionevolmente la velocità del flusso dei mezzi corrosivi. Per le acque reflue convenzionali contenenti cloruro-e soluzioni acide deboli, la portata sicura deve essere limitata al di sotto di 1,5 m/s. Per i fluidi con particelle solide in sospensione, la velocità del flusso deve essere ulteriormente ridotta a meno di 0,8 m/s per ridurre la forza di taglio e l'energia di impatto delle particelle sulla superficie del tubo. Nel frattempo, l'espansione improvvisa, gli angoli acuti e le strutture turbolente locali nel layout della tubazione dovrebbero essere eliminati per evitare la formazione di aree turbolente ad alta velocità attorno ai tubi di riscaldamento. Il secondo metodo di ottimizzazione consiste nel regolare il layout di installazione dei tubi di riscaldamento. Evitare di posizionare il tubo riscaldante direttamente rivolto verso l'ingresso del fluido; installare deflettori di flusso o piastre di deviazione davanti alla zona di riscaldamento per disperdere il flusso in entrata ad alta velocità- e convertire il flusso turbolento in flusso laminare stabile. La disposizione sfalsata distribuita può impedire il lavaggio concentrato locale, bilanciare la velocità del flusso attorno a ciascun tubo di riscaldamento ed evitare un grave assottigliamento unilaterale delle pareti causato dall'impatto direzionale del fluido. In terzo luogo, il trattamento di rafforzamento della superficie locale viene effettuato sul lato sopravvento dei tubi di riscaldamento. Il rivestimento laser, la spruzzatura di ossitaglio ad alta velocità-o la passivazione migliorata possono formare uno strato protettivo composito ad alta-durezza, resistente all'usura e alla corrosione-. Il rivestimento denso non solo resiste ai fluidi abrasivi, ma blocca anche la penetrazione degli ioni cloruro, rallentando efficacemente il danno ciclico della pellicola passiva in condizioni di flusso continuo. Per scenari industriali generali, la parete locale ispessita del tubo è lo schema più economico per riservare un margine di corrosione sufficiente per le aree frequentemente strofinate. In quarto luogo, è necessario prevedere una filtrazione media regolare e la rimozione delle impurità. Installare dispositivi di filtraggio all'estremità anteriore della tubazione di circolazione per intercettare sedimenti sospesi, trucioli metallici e particelle solide, riducendo sostanzialmente l'usura abrasiva indotta dalla collisione delle particelle. Lo scarico tempestivo dello sporco precipitato nel serbatoio di circolazione può evitare l'arricchimento continuo di inquinanti solidi nel mezzo. I dati comparativi di monitoraggio sul campo mostrano che i tubi riscaldanti dopo l'ottimizzazione del flusso e il trattamento di rafforzamento locale possono funzionare continuamente per più di 20 mesi senza evidente assottigliamento delle pareti. Tuttavia, i tubi di riscaldamento disposti in aree turbolente ad alta-velocità senza misure di protezione subiscono gravi erosioni-perdite per corrosione entro 6 mesi. In conclusione, la limitazione della velocità del flusso medio, l'ottimizzazione del layout della deviazione, l'adozione di rinforzi superficiali resistenti all'usura-e il filtraggio delle impurità solide possono sopprimere in modo significativo il guasto dell'accoppiamento dovuto all'erosione-corrosione. Queste misure di ottimizzazione complete proteggono l'integrità strutturale dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 negli ambienti corrosivi a flusso circolante, riducono le perdite dovute a arresti non pianificati e garantiscono un funzionamento stabile ed economico a lungo termine dei sistemi di riscaldamento industriale.
