Nứt do ăn mòn ứng suất nhiệt (SCC) là một trong những hư hỏng tiềm ẩn có sức tàn phá lớn nhất của ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316 ở-nhiệt độ cao và điều kiện làm việc có chứa clorua{2}}. Nhiệt độ tăng nhanh, chu kỳ khởi động{4}dừng thường xuyên và công suất gia nhiệt quá mức sẽ tạo ra ứng suất nhiệt luân phiên rất lớn bên trong thành ống. Khi ứng suất nhiệt kéo tồn tại đồng thời với các ion clorua và môi trường-nhiệt độ cao, màng thụ động giàu crom-trên bề mặt thép không gỉ dễ bị nứt giòn. Các vết nứt nhỏ liên tục mở rộng dọc theo ranh giới hạt dưới tác động kết hợp của ứng suất và môi trường ăn mòn, cuối cùng dẫn đến gãy giòn đột ngột các ống gia nhiệt mà không bị biến dạng dẻo rõ ràng. Nhiều ống sưởi với nguyên liệu thô đủ tiêu chuẩn và khả năng thụ động bề mặt hoàn hảo vẫn bị hỏng sớm, chủ yếu là do cấu hình thông số công suất không hợp lý, gây ra sốc nhiệt thường xuyên và ứng suất kéo dư quá mức. Do đó, việc tối ưu hóa công suất sưởi một cách khoa học và kiểm soát nhiệt độ theo cấp độ là những biện pháp phòng ngừa cần thiết nhằm hạn chế hiện tượng nứt do ăn mòn do ứng suất và kéo dài tuổi thọ của các ống gia nhiệt chống ăn mòn.
Sự hình thành vết nứt ăn mòn ứng suất nhiệt đòi hỏi ba điều kiện cần thiết: ứng suất kéo, môi trường ion clorua và môi trường làm việc ở nhiệt độ-cao. Công suất làm nóng tức thời quá mức sẽ gây ra sự chênh lệch nhiệt độ rõ rệt giữa thành trong và thành ngoài của ống gia nhiệt, tạo ra ứng suất kéo nhất thời cao ở lớp bề mặt. Việc khởi động và tắt thiết bị thường xuyên còn tạo ra ứng suất nhiệt luân phiên, liên tục tích tụ hư hỏng mạng và thúc đẩy hình thành các vết nứt vi mô. Các đường hàn, vùng biến dạng uốn và các phần được gia công nguội-là những vị trí tập trung ứng suất-cao, trở thành đường lan truyền ưa thích của các vết nứt do ăn mòn ứng suất. Việc điều chỉnh nguồn điện không phù hợp như khởi động trực tiếp toàn bộ nguồn điện, chuyển đổi tải thường xuyên và vận hành quá nhiệt độ- sẽ làm tăng đáng kể rủi ro SCC, trong khi việc tăng nhiệt độ dần dần và vận hành nguồn điện ổn định có thể giảm biên độ ứng suất nhiệt một cách hiệu quả và tránh hình thành vết nứt.
Bảng 1 Các chế độ vận hành nguồn điện sưởi ấm, Mức độ căng thẳng nhiệt và Sơ đồ kiểm soát rủi ro SCC
表格
| Chế độ hoạt động | Tính năng nguồn & nhiệt độ | Mức độ căng thẳng nhiệt | Rủi ro ăn mòn căng thẳng | Chiến lược tối ưu hóa tiêu chuẩn |
|---|---|---|---|---|
| Khởi động toàn bộ{0}}nguồn trực tiếp | Công suất tối đa tức thì, nhiệt độ tăng nhanh | Cực kỳ cao | Rất cao | Áp dụng tăng công suất theo giai đoạn-trong vòng 30–60 phút |
| Thường xuyên Bắt đầu{0}}dừng đạp xe | Nhiều công tắc bật{0}}tắt trong thời gian ngắn | Cao | Cao | Kéo dài thời gian hoạt động ổn định liên tục, giảm tần suất khởi động |
| Hoạt động ổn định hơi quá tải | Công suất vượt quá giá trị định mức 5%–10%, nhiệt độ cao không đổi | Trung bình | Trung bình | Điều chỉnh theo công suất định mức, giới hạn nghiêm ngặt nhiệt độ làm việc tối đa |
| Hệ thống sưởi được phân loại tối ưu hóa | Làm nóng sơ bộ công suất-thấp + tăng công suất theo giai đoạn + hoạt động định mức không đổi | Thấp | không đáng kể | Đặt giới hạn nhiệt độ trên và bảo vệ nguồn điện liên động |
Các doanh nghiệp phải xây dựng các thông số kỹ thuật vận hành năng lượng sưởi ấm nghiêm ngặt cho thiết bị sưởi ấm bằng thép không gỉ. Giai đoạn khởi động trước tiên nên sử dụng phương pháp làm nóng sơ bộ ở mức công suất-thấp để giảm độ dốc nhiệt độ giữa thành ống bên trong và bên ngoài, đồng thời tăng công suất theo từng giai đoạn cho đến khi đạt thông số làm việc định mức, tránh sốc nhiệt tức thời. Cần lắp đặt thiết bị bảo vệ khóa liên động nhiệt độ để ngăn-hoạt động quá nhiệt độ; khi nhiệt độ bề mặt vượt quá ngưỡng an toàn, công suất sưởi sẽ tự động bị giới hạn. Tần suất khởi động và tắt thiết bị phải được chuẩn hóa và cấm chuyển đổi nguồn tạm thời thường xuyên để tránh hư hỏng do ứng suất nhiệt xen kẽ tích lũy. Đối với các ống gia nhiệt được sử dụng trong môi trường có chứa-clorua nhiệt độ-cao, nhiệt độ vận hành tối đa phải được giảm một cách thích hợp để thu hẹp chênh lệch nhiệt độ và giảm hơn nữa độ nhạy của hiện tượng nứt ăn mòn do ứng suất.
Cần phải lưu trữ dữ liệu vận hành thường xuyên để ghi lại chế độ khởi động, đường cong công suất, nhiệt độ vận hành và tần số chuyển đổi thiết bị. Đối với các ống gia nhiệt chạy ở chế độ vận hành có áp suất-cao trong thời gian dài, cần sắp xếp trước việc kiểm tra không-phá hủy như kiểm tra dòng điện xoáy và siêu âm để sàng lọc sớm các khuyết tật vết nứt vi mô. Quản lý năng lượng sưởi được tối ưu hóa giúp loại bỏ hiện tượng ứng suất nhiệt kéo do nứt ăn mòn do ứng suất, phối hợp với việc lựa chọn nguyên liệu thô, xử lý chống ăn mòn bề mặt và kiểm soát chất lượng nước, đồng thời xây dựng một hệ thống bảo vệ an toàn toàn bộ quy trình cho ống gia nhiệt bằng thép không gỉ 316, tránh hiệu quả các tai nạn gãy giòn thảm khốc do ăn mòn ứng suất nhiệt.
