I sistemi di riscaldamento a circolazione chiusa adottano ampiamente l'acqua deionizzata come mezzo di scambio termico per ridurre la corrosione ionica dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316. Tuttavia, se i serbatoi di espansione, le porte di rifornimento dell'acqua e le condutture di scarico sono direttamente esposti all'atmosfera, l'anidride carbonica nell'aria si dissolverà continuamente nell'acqua circolante per formare un debole acido carbonico, che riduce il valore del pH del mezzo. Quando l'ambiente acquatico si discosta dall'intervallo alcalino richiesto per la formazione stabile di una pellicola passiva, lo strato protettivo compatto di ossido ricco di cromo-sulla superficie dell'acciaio inossidabile si dissolve gradualmente e si allenta, perdendo la capacità di resistere alla penetrazione degli ioni cloruro. Inoltre, le strutture del sistema aperto consentono all’ossigeno, alla polvere, alla nebbia salina e alle spore microbiche di invadere continuamente il mezzo circolante, innescando la corrosione delle celle a concentrazione di ossigeno, incrostazioni microbiche e contaminazione ionica secondaria. Molte aziende utilizzano solo acqua deionizzata per il riempimento dell'acqua del sistema, ma ignorano la protezione di tenuta con azoto per i componenti di espansione, con conseguente acidificazione graduale dell'acqua circolante, degradazione della pellicola passiva e frequenti guasti locali per vaiolatura dei tubi di riscaldamento anche in condizioni di acqua di elevata-purezza. Pertanto, la progettazione standardizzata delle tenute con azoto e la gestione operativa quotidiana sono mezzi ausiliari fondamentali per stabilizzare l'ambiente operativo alcalino e proteggere l'integrità della pellicola passiva in acciaio inossidabile nei sistemi di riscaldamento chiusi.
L'anidride carbonica atmosferica distrugge i film passivi dell'acciaio inossidabile attraverso un meccanismo di acidificazione graduale. Quando la CO₂ si dissolve nell'acqua deionizzata, reagisce per generare H₂CO₃, che ionizza gli ioni idrogeno e riduce il valore del pH dell'acqua circolante dall'intervallo ideale di 7,0–8,5 a intervalli leggermente acidi o quasi neutri. Il film passivo di ossido di cromo è stabile solo in ambienti debolmente alcalini; una volta che il mezzo diventa acido, lo strato protettivo si dissolve gradualmente, esponendo substrati metallici freschi che sono altamente suscettibili alla vaiolatura e alla corrosione interstiziale. Nel frattempo, i serbatoi di espansione aperti consentono l’infiltrazione continua di ossigeno, accelerando le reazioni di riduzione catodica dell’ossigeno e aumentando la forza trainante della corrosione elettrochimica. La polvere atmosferica e le particelle di sale che entrano nel sistema arricchiranno continuamente ioni corrosivi come cloruro e solfato durante il ciclo termico a lungo termine, compensando l'effetto anticorrosivo della preparazione dell'acqua deionizzata. Senza l'isolamento dell'azoto, il frequente rifornimento di acqua e l'espansione del volume causati dai cambiamenti di temperatura risucchieranno ripetutamente aria, portando ad un'acidificazione persistente del mezzo e ad un danno irreversibile al film passivo.
Questo studio propone quattro specifiche di implementazione standardizzate per la protezione della sigillatura con azoto di sistemi di riscaldamento chiusi dotati di tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316. Innanzitutto, adottare il layout della coperta di azoto completamente sigillata per i serbatoi di espansione del sistema e i componenti di bilanciamento della pressione. Sostituisci i tradizionali serbatoi di espansione atmosferica aperti con vasi di espansione a pressione chiusi-, riempi lo spazio superiore del gas con azoto ad alta-purezza per formare uno strato isolante di azoto stabile tra la superficie del liquido e l'atmosfera. Installare valvole di regolazione della pressione, manometri dell'azoto e valvole di sicurezza sulla tubazione dell'azoto per mantenere la pressione interna del serbatoio di espansione entro 0,02–0,05 MPa, evitando la formazione di pressione negativa durante il raffreddamento del mezzo e l'aspirazione del ritorno dell'aria. Tutte le valvole di scarico del sistema, le porte di campionamento temporanee e le interfacce di rifornimento dell'acqua sono dotate di valvole di tenuta un-direzionale per evitare l'intrusione di aria durante le fluttuazioni transitorie della pressione. Per i grandi sistemi di riscaldamento a più-circuiti, ogni circuito di circolazione indipendente è configurato con un'unità di tenuta ad azoto indipendente per impedire che le fluttuazioni di pressione tra i-circuiti interrompano l'effetto di isolamento del gas.
In secondo luogo, controlla rigorosamente la purezza dell'azoto e implementa il ricambio dell'aria pre-del sistema prima dell'avvio. Utilizzare azoto industriale ad elevata purezza-con una purezza non inferiore al 99,99% per evitare che gas impuri come l'ossigeno e il gas acido contenuti nell'azoto a bassa-purezza contaminino l'acqua circolante. Prima del riempimento formale dell'acqua, effettuare lo spurgo dell'azoto sull'intera tubazione e sul fascio tubiero di riscaldamento per scaricare tutta l'aria residua all'interno del sistema chiuso, sostituire ripetutamente il gas interno 3-5 volte finché la concentrazione di ossigeno all'interno della tubazione non scende al di sotto di 100 ppm. Dopo l'iniezione di acqua deionizzata, ripristinare l'azoto alla pressione di esercizio impostata e chiudere tutte le valvole di bypass e di apertura temporanea per realizzare un isolamento completo tra il mezzo circolante e l'ambiente atmosferico esterno. Vietare severamente l'uso di aria compressa o gas industriale misto per sostituire l'azoto per la sigillatura, per prevenire la degradazione accelerata della pellicola passiva e la proliferazione microbica.
In terzo luogo, ottimizzare la gestione dinamica della pressione dell'azoto e l'ispezione regolare delle perdite nelle tubazioni. Stabilire un regolare meccanismo di ispezione della pressione dell'azoto per controllare settimanalmente la pressione di ciascun serbatoio di espansione; integrare tempestivamente l'azoto quando la pressione è inferiore al limite inferiore dell'intervallo di sicurezza e rilasciare la pressione in eccesso attraverso la valvola di sicurezza quando si verifica una sovrapressione. Condurre test annuali di tenuta all'aria su tutte le tubazioni dell'azoto, sui serbatoi di espansione, sui collegamenti flangiati e sulle guarnizioni delle valvole mediante rilevamento di bolle di sapone o test di mantenimento della pressione per eliminare piccoli punti di perdita che causano una lenta perdita di azoto e riflusso dell'aria. Dopo la manutenzione del sistema, la sostituzione della tubazione o il drenaggio parziale del mezzo, -implementare nuovamente lo spurgo con azoto e l'impostazione della pressione per ripristinare lo stato di isolamento sigillato prima di riavviare il funzionamento. Evitare l'apertura frequente delle porte di campionamento e manutenzione; se è necessaria un'apertura temporanea, implementare nuovamente la sostituzione dell'azoto dopo l'operazione per garantire che non rimanga aria all'interno della tubazione.
In quarto luogo, collaborare alla sigillatura dell'azoto con la regolazione della qualità dell'acqua e il mantenimento del film passivo. In condizioni di sigillatura con azoto, monitorare regolarmente il valore del pH, la conduttività e l'ossigeno disciolto dell'acqua deionizzata circolante ogni due settimane per mantenere il terreno in un ambiente debolmente alcalino di 7,5–8,5. Ottimizza-il valore del pH aggiungendo tracce di agenti passivanti alcalini quando si verifica una leggera acidificazione, evitando un'eccessiva aggiunta di alcali che porta alla formazione di incrostazioni. Combina il trattamento periodico del pre-film a circolazione chiusa-con inibitori passivanti per riparare i micro-difetti del film passivo in acciaio inossidabile, consolidando ulteriormente l'effetto anti-corrosivo portato dalla sigillatura con azoto. Archivia i registri di riempimento di azoto, i registri di ispezione della pressione, i rapporti sui test di tenuta all'aria e i dati di monitoraggio della qualità dell'acqua nell'intero file anticorrosivo-vita-delle apparecchiature di riscaldamento, riepiloga la legge del consumo di azoto in base a diversi cambiamenti di temperatura stagionali, ottimizza il ciclo di rifornimento di azoto e la soglia di pressione di allarme precoce.
Le statistiche sulle operazioni sul campo mostrano che i sistemi di riscaldamento chiusi dotati di sigillatura standardizzata con azoto mantengono l'acqua circolante stabile e debolmente alcalina per lungo tempo, il tasso di danneggiamento del film passivo dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 è ridotto del 93% e non si verifica alcuna corrosione per vaiolatura indotta da acidi entro 15 anni di servizio. Al contrario, i sistemi con vaso di espansione aperto subiscono una continua acidificazione dell'acqua entro un anno di funzionamento, accompagnata da un assottigliamento del film passivo e da piccoli avvallamenti di corrosione sparsi sulla superficie del tubo. In conclusione, la disposizione chiusa della coperta di azoto, la sostituzione dell'azoto ad elevata purezza-prima dell'avvio, il mantenimento regolare della pressione e l'ispezione della tenuta dell'aria, insieme alla regolamentazione collaborativa della qualità dell'acqua, possono bloccare completamente l'intrusione di anidride carbonica atmosferica e ossigeno. La tecnologia di sigillatura dell'azoto stabilizza l'ambiente di servizio ottimale per la pellicola passiva in acciaio inossidabile, previene efficacemente la degradazione della pellicola passiva indotta dall'acidificazione media-e fornisce una protezione ambientale affidabile per il funzionamento anticorrosione a lungo termine-a-dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 in sistemi industriali a circolazione chiusa di elevata-purezza.
