Quando i tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 funzionano a lungo-termine in ambienti aerobici ad alta-temperatura, la pellicola passiva compatta-ricca di cromo sulla superficie esterna si ossiderà, si addenserà, si spezzerà e si staccherà gradualmente. Il metallo di base fresco continua a reagire con l'ossigeno per generare scaglie di ossido di ferro-cromo. Sottoponendosi a cicli termici e dilavamento medio, lo strato di ossido si sfalda in fogli, provocando un continuo assottigliamento delle pareti della tubazione. Una scala eccessiva ridurrà l’efficienza del trasferimento di calore, bloccherà i passaggi delle tubazioni e provocherà persino il surriscaldamento locale, la perforazione e le perdite dei tubi di riscaldamento. Tali danni da ossidazione ad alta-temperatura si verificano comunemente nei dispositivi di riscaldamento esposti ad aria calda, gas di scarico e ambienti termici aperti.
1. Meccanismo di ossidazione e ridimensionamento ad alta-temperatura
Una pellicola sottile e densa di ossido di cromo isola il substrato dall'ossigeno a temperatura ambiente. Una volta che la temperatura di lavoro supera l'intervallo sensibile di ossidazione, la velocità di diffusione degli ioni metallici e degli atomi di ossigeno aumenta notevolmente. Gli elementi di cromo migrano verso l'esterno per formare una pellicola di ossido, ma la pellicola si ispessisce e perde tenacità. La mancata corrispondenza dell'espansione termica tra la scaglia di ossido e la matrice di acciaio produce stress interno, portando alla fessurazione e al distacco dello strato protettivo. L'acciaio esposto subisce un'ossidazione secondaria per formare scaglie di ruggine a strati spessi. Lo strato di ossido sciolto non può bloccare l'infiltrazione di ossigeno, quindi l'ossidazione invade strato dopo strato l'interno e consuma continuamente il materiale della parete del tubo. Diversamente dalla corrosione elettrochimica, questo guasto è principalmente causato da reazioni di ossidazione chimica ad alta temperatura.
2. Posizioni tipiche soggette a ridimensionamento dell'ossidazione
Pareti esterne dei tubi di riscaldamento direttamente esposte-all'aria calda ad alta temperatura, ai gas di combustione e alle radiazioni del forno;
Pareti interne di tubazioni che trasportano mezzi di processo contenenti-vapore e ossigeno-ad alta temperatura;
Cordoni di saldatura e zone-alterate dal calore con strutture metallografiche irregolari e scarsa resistenza all'ossidazione;
Linee di livello del liquido con alternanza gas-liquido dove l'ossidazione si intensifica sulla sezione fase-gassosa;
Sezioni di tubi senza rivestimento anticorrosione esterno-operanti in condizioni di temperatura elevata-all'aperto per lungo tempo.
3. Fattori chiave che accelerano il danno da ossidazione
Temperatura di servizio a lungo termine- che supera la temperatura di funzionamento continuo consigliata dell'acciaio inossidabile 316;
Elevato contenuto di ossigeno e umidità nell'atmosfera ambiente o nel mezzo interno;
Frequenti aumenti e diminuzioni della temperatura con conseguente ripetuta scheggiatura da stress termico della pellicola di ossido;
Graffi superficiali e danni meccanici che distruggono il film passivo originale e inducono un'ossidazione preferenziale;
Mancanza di regolare manutenzione disincrostante, con accumulo di incrostazioni spesse che aggravano 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 un funzionamento prolungato a surriscaldamento-oltre il limite di anti-ossidazione del materiale.
② Sigillare l'ambiente esterno per interrompere il contatto con l'ossigeno
Avvolgi l'isolamento termico e il rivestimento anti-ossidante sulle pareti esterne per isolare l'aria e l'erosione dei gas di scarico.
③ Aggiungere disossidanti ai mezzi di processo
Iniettare agenti riducenti per ridurre l'ossigeno disciolto all'interno delle tubazioni e rallentare le reazioni di ossidazione interna.
④ Effettuare periodicamente il decapaggio chimico e la disincrostazione
Rimuovere regolarmente le incrostazioni di ossido spesse per prevenire l'accumulo di calore e un'ulteriore corrosione della matrice.
⑤ Eseguire il trattamento di passivazione superficiale prima della messa in servizio
Forma una pellicola di ossido ricco di cromo-densa e uniforme per aumentare la resistenza iniziale all'ossidazione alle alte-temperature.
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 | Rapida desquamazione spessa e assottigliamento delle pareti | Aggiungere il rivestimento esterno e implementare immediatamente il controllo del limite di temperatura |
| Passivazione superficiale + controllo della temperatura + disincrostazione periodica | Efficacemente rallenta l'accumulo di ossidazione | Specifiche standard di funzionamento e manutenzione |
| Rivestimento isolante sigillato + trattamento di disossidazione media | Tendenza all'ossidazione minima alle alte-temperature | Schema preferito per condizioni di lavoro di riscaldamento-ad alta-temperatura a lungo termine |
Conclusione
Il ridimensionamento ossidativo ad alta-temperatura dei tubi riscaldanti 316 deriva dalla diffusione accelerata di ossigeno e di elementi metallici ad alta temperatura, causando crescita continua e distacco degli strati di ossido e consumo del materiale della matrice. Gli approcci di controllo principali includono la limitazione della temperatura operativa per ridurre la cinetica di ossidazione, l'isolamento dell'ossigeno tramite protezione sigillata, la rimozione dell'ossigeno disciolto nei mezzi, 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-ad alta{{5}temperatura.
