Durant el funcionament-a llarg termini dels sistemes de calefacció industrials, l'impacte turbulent de fluids, la vibració de la unitat de bomba, l'expansió tèrmica i la contracció de les canonades transmetran contínuament vibracions mecàniques alternades als paquets de tubs de calefacció fixats per pinces i suports metàl·lics. Es produeix un petit lliscament relatiu entre la paret exterior dels tubs de calefacció d'acer inoxidable 316 i els accessoris metàl·lics rígids sota càrrega de vibració cíclica. La pel·lícula passiva rica en crom-a la interfície de contacte es desgasta i es desprèn repetidament, exposant la matriu metàl·lica fresca al medi electròlit circulant. Les noves pel·lícules passives es formaran i es danyaran contínuament en cicles, acompanyades de l'acumulació de residus d'òxid abrasiu en espais de contacte estrets, provocant eventualment la corrosió per fretting a les posicions de subjecció. La corrosió per fretting sovint es produeix en àrees de contacte estretes invisibles, que no es poden detectar mitjançant una inspecció visual convencional. Amb l'acumulació contínua de productes de corrosió, l'estrès de contacte es concentra encara més i les microesquerdes s'inicien i s'expandeixen gradualment sota l'acoblament de l'esforç de tracció residual, evolucionant finalment a fractura per fatiga i fuites de canonades. Moltes empreses només adopten una fixació de subjecció metàl·lica rígida per garantir l'estabilitat posicional dels paquets de tubs d'escalfament, ignorant el disseny del tampó d'aïllament de vibracions i la protecció anti-de la interfície de contacte. La-vibració alterna a llarg termini condueix a fallades freqüents per corrosió per fretting als suports i pinces, que s'han convertit en un dels punts de perill ocults habituals del desballestament prematur dels equips de tubs de calefacció. Per tant, l'aïllament de vibracions estandarditzat i el disseny estructural anti-fretting són mesures de protecció essencials per eliminar la corrosió localitzada induïda pel desgast mecànic-en posicions fixes dels tubs de calefacció.
La corrosió per fregament induïda per vibració-danya l'acer inoxidable a causa de l'efecte d'acoblament de la fricció mecànica i la corrosió electroquímica. Sota un micro-lliscant continu entre la paret exterior de la canonada i l'aparell, la densa pel·lícula passiva d'òxid de crom es desgasta en petites partícules abrasives, exposant la superfície metàl·lica activa. A l'entorn d'electròlits circulants, el metall exposat es dissol ràpidament per formar ions metàl·lics, i les noves pel·lícules passives regenerades a la superfície desgastada es destruiran repetidament en cicles de vibració posteriors. Una gran quantitat de residus de corrosió d'òxid metàl·lic aïllant s'acumula a l'estreta bretxa de contacte, estrenyent encara més l'àrea de contacte per augmentar la pressió de contacte local i accelerar el desgast per fricció. Mentrestant, l'estret buit entre la fixació i la paret del tub forma un microentorn oclusiu, on els ions de clorur s'enriqueixen contínuament i el valor de pH local disminueix, induint la corrosió de les esquerdes en funció del dany del fretting. Si la peça de subjecció s'acompanya d'un esforç de tracció residual de soldadura o d'un esforç alternatiu tèrmic, els punts de dany del fretting evolucionaran ràpidament cap a la font d'inici de les esquerdes per corrosió per tensió, provocant una fuita fràgil sobtada dels tubs de calefacció. El contacte entre metall rígid-a-sense aïllament amortidor agreujarà inevitablement el desgast del micro-lliscant, que és el principal inductor de la corrosió per fretting a les posicions de subjecció.
Aquest estudi proposa quatre estratègies d'implementació estandarditzades d'aïllament de vibracions i anti{0}}fretting per a l'estructura fixa de tubs de calefacció d'acer inoxidable 316. En primer lloc, classifiqueu la intensitat de la vibració i seleccioneu els materials d'aïllament de vibració específics segons les condicions de funcionament. Per als sistemes de calefacció de baixa-vibració amb només una petita turbulència de fluids, adopteu juntes de politetrafluoroetilè resistents a altes-temperaturas com a capes d'amortiment de contacte entre els accessoris i les parets del tub. Per a condicions de treball amb vibracions mitjanes i altes causades per l'arrencada freqüent de la bomba-parada i la ressonància de la canonada, utilitzeu mànigues d'aïllament de vibració de cautxú de silicona o de fluor amb bona elasticitat, resistència al desgast i resistència a la corrosió mitjana per embolicar la secció de contacte del tub de calefacció. Per a equips d'intercanvi de calor d'alta-temperatura superior a 120 graus , seleccioneu tires tampó compostes de grafit flexibles amb un rendiment estable d'alta-temperatura per evitar la fallada de l'envelliment tèrmic dels materials de polímer orgànic. Està estrictament prohibit organitzar un contacte rígid directe entre pinces d'acer al carboni i tubs de calefacció d'acer inoxidable; Els materials amortidors han de cobrir completament tota l'àrea de contacte per evitar l'exposició local als metalls i el desgast-punt de contacte.
En segon lloc, optimitzeu la forma estructural de subjecció per reduir la tensió de contacte local i limitar el micro-lliscant relatiu. Substituïu les estructures de subjecció lineals estretes per suports de contacte de superfície gran-en forma d'arc-per dispersar la pressió concentrada i evitar la deformació local de sagnat a la superfície del tub causada per una força de subjecció excessiva. Establiu un espai de subjecció raonable segons el diàmetre de la canonada i els paràmetres d'expansió tèrmica, reserveu una dotació d'expansió tèrmica suficient als dos extrems del feix de tubs de calefacció per evitar que l'estirament tèrmic generi esforç de tracció addicional i desplaçament de fricció en punts fixos. Adopteu la disposició de subjecció simètrica superior i inferior per evitar la compressió excèntrica unilateral que condueixi a la concentració local d'estrès. Per als tubs d'escalfament agrupats densament, utilitzeu marcs integrats d'aïllament de vibracions de diversos-forats per garantir una tensió uniforme a cada canonada i eliminar la fricció relativa entre els tubs de calefacció adjacents causada per la ressonància de vibracions.
En tercer lloc, estandarditzar el procés d'instal·lació de subjecció i evitar danys secundaris a la superfície d'acer inoxidable. Abans d'instal·lar mànigues i accessoris d'aïllament de vibracions, realitzeu una inspecció de superfície a la secció de subjecció del tub de calefacció per eliminar les ratllades, la contaminació de ferro lliure i els defectes de la pel·lícula passiva, per evitar que aquests defectes superficials evolucionin cap a punts sensibles a la corrosió. Controleu el parell d'apretament del cargol de les pinces de manera uniforme per evitar una compressió excessiva que condueixi a la deformació de l'extrusió del material amortidor i al contacte directe del metall local; un parell insuficient provocarà un tremolor de la canonada de gran-amplitud i agreujarà el desgast de la fricció. Durant la posada en servei tèrmica de l'equip, torneu a comprovar i ajustar-el parell de subjecció després que la canonada arribi a la temperatura de funcionament estable per compensar la relaxació de l'estrès dels materials amortidors a alta temperatura. Eviteu la soldadura, la mòlta i altres operacions en calent a prop de l'àrea d'aïllament de vibracions de subjecció per evitar danys per altes-temperatura a les juntes d'aïllament de vibracions i la sensibilització local dels substrats d'acer inoxidable.
En quart lloc, establiu una detecció periòdica de vibracions, una inspecció de material amortidor i un mecanisme de manteniment anti-corrosió específic. Instal·leu sensors de vibració a les posicions de suport clau i de subjecció per controlar l'acceleració de la vibració de la canonada i la freqüència de ressonància en temps real; Quan l'amplitud de vibració anormal superi el llindar de seguretat, ajusteu la freqüència de funcionament de la bomba o augmenteu els suports auxiliars d'amortiment de vibracions per eliminar la ressonància de la canonada. Inspeccioneu el desgast, l'envelliment, l'esquerda per extrusió i la caiguda dels materials amortidors d'aïllament de vibracions cada sis mesos; substituïu oportunament les juntes i les mànigues fallides per restaurar l'efecte de protecció anti-fretting. Durant cada revisió, traieu les pinces parcials per comprovar si hi ha desgast, acumulació de productes corrosius i micro-picadures a la superfície de contacte del tub de calefacció; realitzar un tractament de reforç de passivació local en zones lleugerament desgastades. Arxiveu els dibuixos d'instal·lació dels accessoris, les dades de les proves de vibració, els registres de substitució d'amortidors i els registres d'inspecció del parell de subjecció al fitxer anticorrosió-de tota la vida- dels equips de calefacció. En el procés de transformació posterior de la canonada i l'expansió de la capacitat, seguiu les mateixes especificacions de disseny d'aïllament de vibracions per evitar que els punts fixos recentment afegits es converteixin en posicions perilloses ocultes per corrosió.
Les dades d'aplicació de camp mostren que els tubs d'escalfament que adopten un disseny estandarditzat d'aïllament de vibracions anti{0}}tenen una taxa de fallada de corrosió per fretting a les posicions de subjecció reduïda en un 93% i no es produeixen defectes de picats o esquerdes induïts pel desgast-en els 12 anys de servei. En canvi, els paquets de tubs de calefacció fixats rígidament sense protecció amortidor pateixen un desgast de contacte evident i forats de corrosió per fretting dispersos en un termini de 3 a 5 anys d'operació de vibració. En conclusió, la selecció de material d'aïllament de vibració adaptable a les condicions de treball-, l'optimització de l'estructura de subjecció de gran-superfície de baixa-tensió, la instal·lació controlada de parell-estandarditzat i la gestió regular del manteniment de l'amortidor poden inhibir eficaçment el desgast del micro-lliscant i la corrosió oclusa a les interfícies de contacte. El disseny anti-aïllament de vibracions elimina la corrosió localitzada induïda-mecànica a les posicions de suport fixes, omplint el buit de protecció de la corrosió de l'acoblament mecànic-químic per als paquets de tubs de calefacció d'acer inoxidable 316 i consolida encara més la barrera de seguretat d'intercanvi de calor{18}}de vida{19} completa dels equips d'intercanvi de calor.
