L'erosione-la corrosione è il danno combinato causato dalla disabrasione meccanica e dalla corrosione elettrochimica sui tubi riscaldanti in titanio. Quando il mezzo contenente particelle solide scorre ad alta velocità, le particelle colpiscono e usurano continuamente la superficie del titanio, rimuovendo la densa pellicola passiva del biossido di titanio. Il substrato di titanio fresco viene esposto e rapidamente corroso dagli ioni alogeni presenti nel mezzo. La pellicola protettiva non può rigenerarsi stabilmente sotto il flusso continuo di fluidi, formando scanalature direzionali a forma di striscia- e un assottigliamento localizzato delle pareti, che alla fine porta a perforazione e perdite. Questo cedimento presenta evidenti tracce di abrasione direzionale e il suo tasso di danno è di gran lunga superiore all'erosione singola o alla corrosione indipendente.
1. Meccanismo di evoluzione del danno accoppiato
Il film passivo naturale di TiO₂ sulla superficie del titanio può isolare la matrice dai mezzi corrosivi. Il fluido ad alta-velocità che trasporta sedimenti, scorie di ruggine e impurità dure colpisce la parete del tubo, raschiando meccanicamente lo strato protettivo di ossido. Il metallo nudo del titanio forma direttamente un sistema di corrosione galvanica con il mezzo elettrolitico e si dissolve rapidamente. Prima che cresca un nuovo film passivo completo, il successivo impatto delle particelle sbuccerà nuovamente il film sottile appena formato, formando una modalità di guasto ciclico di "danno del film → corrosione del substrato → fallimento della rigenerazione del film". I pozzi di corrosione si estendono lungo la direzione del flusso in lunghi solchi di erosione. Con la continua perdita di materiale, lo spessore della parete del tubo diminuisce gradualmente fino a quando si verificano perdite penetranti. La velocità del fluido determina l'intensità dell'abrasione meccanica, mentre la concentrazione ionica del mezzo controlla la velocità di corrosione elettrochimica.
2. Posizioni tipiche soggette a erosione-corrosione
Sezioni di uscita delle pompe con velocità di flusso massima ed energia cinetica di impatto delle particelle;
Arco esterno dei gomiti dove la direzione del flusso cambia e le particelle si concentrano per l'impatto;
Tee, riduttori e tratti ad espansione improvvisa con flusso turbolento e forte abrasione delle pareti;
Ingresso del tubo direttamente affacciato al getto del fluido in entrata;
Cordoni di saldatura e sporgenze superficiali che innescano facilmente flussi turbolenti e abrasione concentrata.
3. Fattori fondamentali che accelerano l'erosione-la corrosione
Portata media eccessivamente elevata che comporta un flusso violento e turbolento;
Un gran numero di impurità solide sospese mescolate nel mezzo circolante;
Ioni cloruro e fluoruro nel mezzo che accelerano la dissoluzione della matrice di titanio esposta;
Superficie ruvida e bave di saldatura che aggravano la turbolenza locale e la distruzione passiva del film;
Mancanza di apparecchiature di filtraggio-front-end per intercettare le particelle abrasive.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Installa dispositivi di filtraggio-frontend e di rimozione delle scorie
Bloccare le particelle solide all'ingresso del sistema per eliminare sostanzialmente la fonte dell'abrasione.
② Ottimizzare il layout della tubazione per evitare cambiamenti improvvisi del canale di flusso
Adotta gomiti a raggio ampio-e strutture a diametro variabile-graduale per ridurre l'impatto turbolento.
③ Ridurre adeguatamente la velocità del flusso entro l'intervallo consentito dal processo di produzione
Ridurre la frequenza operativa della pompa per indebolire l'energia cinetica del fluido e la forza di impatto delle particelle.
④ Migliora la finitura superficiale mediante il trattamento di lucidatura
Rimuovere bave e sporgenze per ridurre i punti di attacco della turbolenza e le posizioni di danneggiamento della pellicola.
⑤ Effettuare un trattamento di rinforzo superficiale locale sulle parti vulnerabili
Adottare l'ossidazione anodica o il rinforzo superficiale per gomiti e ingressi per migliorare la resistenza all'usura e alla corrosione.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Modalità pipeline e trattamento | Erosione-Rischio di corrosione | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Nessuna filtrazione + lavaggio turbolento ad alta-velocità | Scanalatura direzionale e penetrazione rapida | Aggiungi la filtrazione e ottimizza immediatamente la struttura della pipeline |
| Intercettazione delle impurità front-end + ottimizzazione della portata + pipeline semplificata | Sopprime notevolmente la corrosione da erosione accoppiata | Configurazione standard per sistemi di circolazione convenzionali |
| Rinforzo superficiale + purificazione media | Prestazioni anti-abrasione e anti-corrosione stabili a lungo termine | Opzione preferita per condizioni di lavoro con mezzo contenente particelle- |
Conclusione
L'erosione-la corrosione dei tubi riscaldanti in titanio è causata congiuntamente dall'abrasione meccanica della pellicola passiva e dalla successiva corrosione elettrochimica del substrato esposto. Le idee fondamentali per la prevenzione sono l’intercettazione delle particelle abrasive dalla fonte, l’ottimizzazione del campo di flusso per evitare impatti concentrati, la riduzione della velocità del flusso e l’eliminazione dei punti di concentrazione dello stress superficiale. Attraverso la purificazione media, l'ottimizzazione strutturale della tubazione e il rinforzo superficiale mirato, è possibile evitare efficacemente incidenti con perdite improvvise causate da erosione-corrosione.
