Ерозионна корозия и корозия, ускорена от потока е комбинирана механична и електрохимична атака, която настъпва когато високоскоростна или турбулентна течност отстранява защитния оксиден или пасивен филм от метална повърхност по-бързо, отколкото филмът може да се възстанови, излагайки свеж метал, който отново корозира в повтарящ се цикъл.
Резултатът е насочена загуба на метал, която следва пътя на потока, а не случайното точково кородиране, наблюдавано при застойни условия. Корозията, ускорена от потока (FAC), е специфична, с големи последици форма на този механизъм, която изтънява тръбопроводи от въглеродна стомана в системи с мокра пара и подпитваща вода.
Повечето инженерни метали преживяват в агресивни флуиди само защото тънък, прилепнал филм ги отделя от електролита. Въглеродната стомана разчита на магнетит (Fe3O4), медните сплави, на слой от оксид на мед(I), а неръждаемите стомани, на пасивен филм, богат на хром.
Ерозионната корозия започва когато напрежението от срязване по стената, турбуленцията, ударящите капки или задържаните твърди частици механично отстранят този филм локално. Голият метал корозира бързо, започва да се образува нов филм и потокът отново го отмива.
Понеже разтварянето и механичното отстраняване се подсилват взаимно, общата загуба на метал е значително по-голяма отколкото при действието на всеки процес поотделно. Скоростта се управлява главно от масовия трансфер на стената, така че всичко, което увеличава турбуленцията или местната скорост, повишава скоростта на корозията.
Ерозионната корозия има отличителна, насочена морфология, която я отделя от точковата (pitting) корозия и други локализирани форми. Типичните знаци включват:
Ерозионната корозия се концентрира навсякъде, където потокът се ускорява, променя посоката си или става турбулентен. Таблицата по-долу свързва обичайните места с доминиращата причина и практическите мерки за смекчаване.
| Място | Основна причина | Мерки |
|---|---|---|
| Колена, извивки, тройници | Турбуленция и удар при промяна на посоката | Извивки с дълъг радиус, по-дебели стени, сплави устойчиви на FAC |
| Работни колела и корпуси на помпи | Висока скорост плюс кавитационно срутване | Повишаване на NPSH, по-твърди сплави, правилен размер |
| Седла на клапани и дроселни елементи | Флаширане и висока локална скорост през ограничението | Сталит или втвърдени елементи, многостепенно спадане на налягането |
| Входове на кондензатори и топлообменни тръби | Входна турбуленция и заловени твърди частици | Входни втулки или вложки, ограничения на скоростта |
| Тръбопроводи за подпитваща вода и мокра пара | Корозия, ускорена от потока на въглеродна стомана | Сплави с хром, контрол на pH и кислород |
| Орифиси и редуктори | Джет ефект след ограничението | Аеродинамична геометрия, износоустойчиви облицовки |
Ерозионната корозия в областта на входа често е причина за повреди на тръбите и загуба на топлинна мощност, затова входовете на тръбите заслужават специално внимание при мониторинг на състоянието.
FAC е разтварянето на защитния магнититов слой върху въглеродна и нисколегирана стомана в течаща вода или мокра пара. Тя е причинила катастрофални разкъсвания на тръби, включително авариита на Surry през 1986 г. и на Mihama през 2004 г., тъй като изтъняването може да бъде вътрешно и невидимо до момента на пропукване на стената.
FAC е най-агресивна в определен диапазон от условия, а не просто при най-висока температура. FAC във еднофазна среда достига връх приблизително в диапазона 130, 150 °C, докато двуфазната (мокра пара) FAC достига връх по-близо до 180 °C.
Химията на подпитващата вода, зададена в деаератора, силно влияе на скоростта, затова деаераторът и подпитващата вода за котела трябва да се контролират целенасочено.
Четири фактора влияят основно върху скоростта на FAC и всеки има ясно инженерно решение.
| Променлива | Влияние върху FAC | Цел на контрола |
|---|---|---|
| Съдържание на хром | Дори около 0,1% Cr значително намалява скоростта; 1.25Cr-0.5Mo и 2.25Cr-1Mo са силно устойчиви | Подмяна на податливи компоненти със нисколегирана стомана с хром |
| pH на подпитващата вода | По-високото pH стабилизира магнетита | pH 9.2 до 9.8 при all-volatile третиране |
| Разтворен кислород | Следа от кислород формира по-защитен оксид | Кислородно третиране само при вода с висока чистота |
| Скорост на потока и геометрия | Турбуленцията повишава масовия трансфер | Ограничения на скоростта, фитинги с дълъг радиус |
При подмяна на съмнителни тръбни участъци, потвърдете, че доставеният материал действително съдържа посочения хром; номинално еднакъв фитинг от въглеродна стомана отново ще се изтъни. Верификацията на сплавта на място чрез позитивна идентификация на материала предотвратява тази грешка.
За еднофазна ерозионна корозия най-прекия защитен подход е да се поддържа скоростта на флуида под прага, при който защитният филм не може да оцелее. Следните приблизителни проектни скорости за проточна морска вода илюстрират как изборът на сплав осигурява допълнителен капацитет на безопасност.
| Материал | Прибл. макс. непрекъсната скорост в морска вода (m/s) |
|---|---|
| Мед | 1.0 |
| Адмиралтейски месинг | 1.5 |
| 90-10 медно-никелова сплав | 3.5 |
| 70-30 медно-никелова сплав | 4.5 |
| Неръждаема стомана 316 и титан | Много висока (филмът е стабилен) |
Устойчив програм комбинира геометрия, химия и материали с дисциплиниран контрол на дебелината на стената. Използвайте извивки с дълъг радиус и обтекаеми редуктори, поддържайте скорости в рамките на границите за сплавта, контролирайте pH и кислорода на подпитващата вода и надграждайте местата с висока податливост към стомани, съдържащи хром.
После инспектирайте по предиктивен график: ултразвукови измервания на дебелината по мрежа при колена, тройници и след орфици, следени във времето, за да се прогнозира оставащият живот преди достигане на минимална стена.
Управлението на тези инспекционни маршрути, истории на дебелината и записи за сплавите в CMMS прави трендовете на изтъняване видими, вместо да са заровени в електронни таблици. Платформи като Fabrico позволяват на екипите да планират обследвания на дебелината и да проследяват състоянието на компонентите спрямо границите за оставащ живот.
Запишете демонстрация на Fabrico , за да видите как това пасва на съществуваща програма за инспекция.
И двете включват механично отстраняване на филма, но щетите от кавитация идват от срутване на парни мехури върху повърхността и дават груба, пореста, кратерна повърхност. Ерозионната корозия дава гладки, насочени жлебове и подкопани ями, които следват пътя на потока.
FAC действа чрез разтваряне на магнетита. Хромът в стоманата образува смесен оксид, който е значително по-малко разтворим във високотемпературна вода, така че дори малки добавки на хром, а още повече неръждаемите марки, противодействат на механизма.
Повишаването на pH в диапазона 9.2, 9.8 стабилизира защитния оксид и намалява скоростта, но ползата зависи от използваната амина и нейното разпределение между водната и парната фаза. Химията трябва да се валидира за всеки конкретен цикъл.
Проследени във времето ултразвукови измервания на дебелината на стената на познати уязвими места. Еднократно измерване показва само текущата дебелина; прогнозата за оставащия живот идва от сравняване на последователни обследвания във времето.
Вход
Блог
