La corrosione accelerata dal flusso- è una modalità di guasto comune facilmente trascurata nella progettazione di sistemi di tubazioni di riscaldamento. Quando il mezzo circolante scorre a una velocità eccessivamente elevata o passa attraverso improvvisi cambi di diametro di tubi, gomiti, raccordi a T e valvole di strozzamento, il fluido ad alta-velocità scorre continuamente la parete interna dell'acciaio inossidabile 316, rimuovendo la densa pellicola passiva ricca di cromo-sulla superficie metallica. Una volta che il film protettivo è danneggiato e non può essere riparato in tempo dall'ossigeno disciolto nel mezzo, la matrice metallica esposta subirà continuamente una dissoluzione anodica. Nel frattempo, il fluido ad alta-velocità spesso trasporta particelle solide sospese, innescando danni da erosione-corrosione, che causano rapidamente un assottigliamento locale delle pareti e persino la perforazione nelle posizioni di mutazione del campo di flusso. Molti incidenti con perdite nei tubi di riscaldamento si concentrano sui gomiti e sulle sezioni di tubi a diametro variabile, che sono manifestazioni tipiche di difetti di progettazione del campo di flusso. Un ragionevole adattamento della velocità del flusso, una transizione strutturale ottimizzata e l'ottimizzazione dell'uniformizzazione del flusso possono stabilizzare il film protettivo passivo, frenare sostanzialmente il flusso-corrosione accelerata ed erosione-corrosione ed eliminare i punti di corrosione ad alto-rischio causati da una distribuzione irragionevole del fluido.
Le direzioni principali di ottimizzazione della progettazione del campo di flusso circolante includono quattro dimensioni chiave: controllo ragionevole dell'intervallo di velocità del flusso, struttura di transizione della tubazione aerodinamica, configurazione dei componenti di rettifica del flusso ed eliminazione della zona morta dei vortici. Innanzitutto, limitare rigorosamente la velocità del flusso medio entro l'intervallo di sicurezza, evitare che una velocità del flusso bassa porti alla deposizione di incrostazioni e una velocità del flusso elevata causi danni passivi da sfregamento della pellicola. In secondo luogo, eliminare l'espansione improvvisa, la contrazione improvvisa e le strutture di collegamento ad angolo retto-, adottare gomiti a raggio ampio-e giunti di transizione graduali rastremati per ridurre la turbolenza del flusso locale e l'intensità dei vortici. In terzo luogo, installare raddrizzatori di flusso e griglie di rettifica all'ingresso di condutture a lunga distanza-e alle estremità anteriori delle apparecchiature per stabilizzare il flusso turbolento disordinato in un flusso laminare uniforme, indebolendo il lavaggio locale ad alta velocità-. In quarto luogo, ottimizzare il layout delle condutture di diramazione per eliminare le-zone morte dei vortici a bassa velocità formate da shunt e confluenza, prevenire la sedimentazione delle particelle e l'arricchimento locale di ioni corrosivi. Un'impostazione non corretta della velocità del flusso, un raggio di curvatura troppo piccolo e la mancanza di misure di rettifica del flusso porteranno a lungo-termine un'elevata turbolenza locale, facendo perdere al tubo di riscaldamento la protezione della pellicola passiva e cadendo nel circolo vizioso di corrosione continua e assottigliamento delle pareti.
Tabella 1 Tipo medio, grado di rischio del flusso, intervallo di velocità del flusso sicuro e schema di ottimizzazione del campo di flusso
| Grado di rischio di flusso|Caratteristiche del mezzo circolante|Velocità di flusso di progettazione sicura|Misure di ottimizzazione del campo di flusso principale|Tipo di corrosione principale prevenuto|| ----|----|----|----|| Basso rischio|Acqua deionizzata pulita, senza particelle solide sospese|1,0–1,5 m/sec|Gomito ad ampio raggio (R maggiore o uguale a 1,5D), transizione graduale del diametro|Corrosione passiva con flusso accelerato abrasivo della pellicola|| Rischio medio|Acqua circolante industriale, tracce di impurità fini sospese|0,8–1,2 m/sec|Installare il raddrizzatore del flusso in ingresso, ottimizzare il layout della confluenza dei rami|Assottigliamento locale e corrosione per vaiolatura indotta da turbolenza|| Alto rischio|Acque reflue di processo, contenenti minuscole particelle solide abrasive|0,6–1,0 m/sec|Lucidatura di precisione interna su due lati + layout della tubazione completamente aerodinamico|Danni all'accoppiamento erosione-corrosione e abrasione particellare|| Rischio estremo|Mezzo di trasferimento di calore ad alta velocità ad alta temperatura, frequenti fluttuazioni del flusso|0,5–0,9 m/sec|Griglia di rettifica del flusso + design della sezione buffer multistadio, evita il flusso di cortocircuito|Corrosione accelerata da fatica da flusso turbolento alternato |
Le aziende devono incorporare la verifica della simulazione del campo di flusso nel collegamento di revisione della progettazione della tubazione, utilizzare software di simulazione dei fluidi per prevedere la distribuzione della velocità, l'intensità della turbolenza e la posizione dei vortici dell'intero sistema e regolare il diametro del tubo e lo schema di layout per le aree con eccessiva velocità del flusso locale prima della costruzione. Durante la lavorazione della tubazione, tutte le posizioni di saldatura devono essere lucidate in modo uniforme per rimuovere rinforzi di saldatura e bave di saldatura interne, evitare che le strutture sporgenti disturbino il campo di flusso e formino punti locali di abrasione ad alta velocità-. Dopo la messa in servizio del sistema, verrà testata la velocità effettiva del flusso di ciascuna conduttura principale e di derivazione e verranno utilizzate apparecchiature di conversione di frequenza per regolare la portata delle condutture che superano la soglia di velocità di sicurezza per evitare un funzionamento di sovraccarico a lungo termine. Tutti i rapporti di simulazione del campo di flusso, i parametri di progettazione del diametro del tubo, i dati dei test di accettazione della velocità del flusso dovranno essere archiviati nella piattaforma di tracciabilità digitale e associati al file di progetto. Per le condotte con evidenti strutture di mutazione del campo di flusso che sono state messe in funzione, la trasformazione di rettifica del flusso deve essere organizzata durante la manutenzione di arresto programmata per aggiungere sezioni buffer e raddrizzatori di flusso. Nel processo operativo quotidiano, pulire regolarmente l'attrezzatura filtrante all'ingresso della tubazione per ridurre la concentrazione di particelle sospese nel mezzo, rallentare l'effetto del danno da erosione delle particelle solide sulla pellicola passiva della parete del tubo. Allo stesso tempo, eseguire regolarmente il rilevamento a ultrasuoni dello spessore delle pareti su posizioni ad alto-rischio come gomiti e sezioni a-diametro variabile per monitorare la tendenza all'attenuazione dello spessore delle pareti e realizzare avvisi tempestivi sui pericoli nascosti del flusso-corrosione accelerata.
Il design ottimizzato del campo di flusso del fluido circolante stabilizza l'ambiente idrodinamico all'interno della tubazione di riscaldamento, evitando efficacemente danni continui al film passivo in acciaio inossidabile causati da fluidi turbolenti ad alta velocità- e particelle solide. Combinato con il trattamento di lucidatura delle pareti interne, la purificazione con filtrazione media e la regolazione dinamica della portata, crea un sistema di protezione idrodinamica anti-corrosione per tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. L'ottimizzazione scientifica del campo di flusso elimina i guasti dovuti alla corrosione concentrata nelle posizioni locali di mutazione strutturale della tubazione, riduce la velocità di attenuazione dello spessore delle pareti della tubazione, prolunga notevolmente la durata di servizio delle apparecchiature di riscaldamento in condizioni di lavoro del mezzo circolante e garantisce il funzionamento stabile ed efficiente a lungo termine dei sistemi di scambio di calore industriali.
