Quando i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 funzionano a lungo ad alta temperatura e in un ambiente aerobico, la pellicola passiva ricca di cromo-sulla superficie si ossiderà, si addenserà, si spezzerà e si staccherà gradualmente. Il nuovo metallo di base reagisce continuamente con l'ossigeno per generare scaglie di ossido di ferro-cromo. Lo strato di ossido cade in scaglie durante i cicli termici e il lavaggio medio, con conseguente assottigliamento continuo della parete del tubo. Un'eccessiva incrostazione di ossido ridurrà inoltre l'efficienza dello scambio termico, bloccherà i passaggi della tubazione e causerà persino un surriscaldamento locale e perdite di perforazione del tubo di riscaldamento. Questo danno da ossidazione ad alta-temperatura è comune nelle apparecchiature di riscaldamento esposte ad aria calda, gas di scarico e ambienti termici aperti.
1. Meccanismo di ossidazione e ridimensionamento ad alta-temperatura
A temperatura ambiente, un film sottile e compatto di ossido di cromo isola la matrice dall'ossigeno. Una volta che la temperatura supera l'intervallo sensibile della temperatura di ossidazione, la velocità di diffusione degli ioni metallici e degli atomi di ossigeno accelera bruscamente. Gli elementi di cromo migrano verso l'esterno per formare una pellicola di ossido, ma la pellicola diventa più spessa e perde tenacità. La mancata corrispondenza dell'espansione termica tra le scaglie di ossido e il substrato di acciaio produce stress interno, innescando crepe e distacco dello strato protettivo. La superficie dell'acciaio fresco è esposta e subisce un'ossidazione secondaria, accumulando spessi strati di ruggine. Lo strato di ossido sciolto non può impedire l'infiltrazione di ossigeno, quindi l'ossidazione procede strato dopo strato verso l'interno, consumando continuamente il materiale della parete del tubo. A differenza della corrosione elettrochimica, questo guasto è dominato dalla reazione di ossidazione chimica guidata dall'alta temperatura.
2. Posizioni tipiche soggette a ridimensionamento dell'ossidazione
Parete esterna dei tubi di riscaldamento direttamente esposta-all'aria calda ad alta temperatura, ai gas di scarico e alle radiazioni del forno;
Parete interna di tubazioni con mezzo di processo contenente vapore ad alta temperatura e ossigeno-;
Cordoni di saldatura e zone-alterate dal calore con struttura metallografica irregolare e debole resistenza all'ossidazione;
Linea del livello del liquido dove il gas-liquido si alterna e la reazione di ossidazione si intensifica nella sezione della fase gassosa;
Sezioni di tubi senza protezione esterna anti-corrosione e servizio aperto-ad alta-temperatura a lungo termine.
3. Fattori chiave che accelerano il danno da ossidazione
Temperatura di servizio a lungo-termine che supera la temperatura di uso continuo consigliata dell'acciaio inossidabile 316;
Elevato contenuto di ossigeno e umidità nell'atmosfera circostante o nel mezzo interno;
Frequenti aumenti e diminuzioni della temperatura che portano a ripetute scheggiature da stress termico della pellicola di ossido;
Graffi superficiali e danni meccanici che distruggono il film passivo originale e inducono un'ossidazione preferenziale;
Nessuna manutenzione disincrostante regolare, le incrostazioni spesse di ossido accelerano il surriscaldamento locale e la perdita di materiale.
4. Misure tecniche di prevenzione dei collegamenti interi-multidimensionali-
① Limitare rigorosamente la temperatura di funzionamento continuo a lungo- termine
Imposta il blocco della temperatura superiore per evitare che il funzionamento a lungo termine-a surriscaldamento-temperatura superi il limite di resistenza all'ossidazione del materiale.
② Isolare il contatto con l'ossigeno sigillando l'ambiente esterno
Avvolgi l'isolamento termico e il rivestimento anti-ossidante sulla parete esterna per impedire l'erosione dell'aria e dei gas di scarico.
③ Aggiungere il disossidante al mezzo di processo
Iniettare agenti riducenti per ridurre l'ossigeno disciolto all'interno della tubazione e rallentare la reazione di ossidazione interna.
④ Effettuare regolarmente il decapaggio e la disincrostazione chimica
Rimuovere periodicamente le incrostazioni spesse di ossido per prevenire l'accumulo di calore e un'ulteriore corrosione della matrice.
⑤ Effettuare un trattamento di passivazione superficiale prima della messa in uso
Forma una pellicola di ossido ricco di cromo-uniforme e densa per migliorare le prestazioni antiossidative iniziali ad alta-temperatura-.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Condizioni di servizio e modalità di protezione | Rischio di ridimensionamento dell'ossidazione | Piano di ottimizzazione consigliato |
|---|---|---|
| Tubo nudo + ambiente aerobico aperto-a temperatura elevata | Rapido ridimensionamento e assottigliamento delle pareti | Aggiungere immediatamente il rivestimento esterno e il controllo del limite di temperatura |
| Passivazione superficiale + controllo della temperatura + disincrostazione periodica | Rallenta efficacemente l'accumulo di ossidazione | Specifiche di manutenzione operativa standard |
| Rivestimento isolante sigillato + trattamento di disossidazione media | Tendenza all'ossidazione minima alle alte-temperature | Schema preferito per condizioni di lavoro di riscaldamento-ad alta{1}}temperatura a lungo termine |
Conclusione
Il ridimensionamento ossidativo ad alta-temperatura dei tubi riscaldanti 316 è causato dalla diffusione accelerata-ad alta temperatura dell'ossigeno e degli elementi metallici, con conseguente crescita continua e distacco dello strato di ossido e consumo del materiale della matrice. Le idee fondamentali per la prevenzione sono il controllo della temperatura di servizio per ridurre la cinetica di ossidazione, l'isolamento dell'ossigeno attraverso la protezione sigillante, l'eliminazione dell'ossigeno disciolto nel mezzo, il mantenimento dell'integrità della pellicola passiva e la rimozione regolare delle incrostazioni accumulate. Il controllo completo dei parametri operativi, la protezione esterna e la manutenzione ordinaria possono sostanzialmente evitare guasti ai tubi di riscaldamento causati dall'ossidazione a lungo termine-alle alte-temperature.
