Xói mòn-ăn mòn là hư hỏng kết hợp giữa quá trình cọ rửa cơ học và ăn mòn điện hóa trên các ống gia nhiệt bằng titan. Khi môi trường chứa các hạt rắn chảy với tốc độ cao, các hạt liên tục tác động và làm mòn bề mặt titan, làm bong tróc lớp màng thụ động titan dioxide dày đặc. Chất nền titan tươi lộ ra và bị ăn mòn nhanh chóng bởi các ion halogen trong môi trường. Màng bảo vệ không thể tái tạo ổn định khi xả chất lỏng liên tục, tạo thành các rãnh hình dải định hướng{4}}và làm mỏng thành cục bộ, cuối cùng dẫn đến thủng và rò rỉ. Lỗi này có dấu vết mài mòn có hướng rõ ràng và tỷ lệ hư hỏng của nó cao hơn nhiều so với xói mòn đơn lẻ hoặc ăn mòn độc lập.
1. Cơ chế tiến hóa sát thương kết hợp
Màng thụ động TiO₂ tự nhiên trên bề mặt titan có thể cách ly nền khỏi môi trường ăn mòn. Chất lỏng-tốc độ cao mang theo trầm tích, xỉ rỉ sét và các tạp chất cứng va vào thành ống, làm bong tróc lớp bảo vệ oxit một cách cơ học. Kim loại titan trần trực tiếp tạo thành hệ thống ăn mòn điện với môi trường điện phân và hòa tan nhanh chóng. Trước khi một màng thụ động hoàn chỉnh mới hình thành, tác động của hạt tiếp theo sẽ làm bong tróc màng mỏng mới hình thành một lần nữa, tạo thành chế độ hỏng hóc theo chu kỳ là "hư hỏng màng → ăn mòn bề mặt → lỗi tái tạo màng". Các hố ăn mòn kéo dài theo hướng dòng chảy thành các rãnh xói mòn dài. Với sự mất mát vật liệu liên tục, độ dày thành ống giảm dần cho đến khi xảy ra rò rỉ xuyên thấu. Vận tốc chất lỏng xác định cường độ mài mòn cơ học, trong khi nồng độ ion của môi trường kiểm soát tốc độ ăn mòn điện hóa.
2. Các vị trí điển hình dễ bị xói mòn-Ăn mòn
Phần đầu ra của máy bơm có vận tốc dòng chảy cực đại và động năng tác động của hạt;
Vòng cung ngoài của khuỷu nơi hướng dòng chảy thay đổi và các hạt tập trung để va chạm;
Các đoạn chữ T, hộp giảm tốc và các đoạn giãn nở đột ngột với dòng chảy hỗn loạn và sự cọ rửa mạnh trên tường;
Đầu vào ống đối diện trực tiếp với tia của môi trường đi vào;
Các mối hàn và các chỗ lồi lõm trên bề mặt dễ gây ra dòng chảy rối và mài mòn tập trung.
3. Các yếu tố cốt lõi đẩy nhanh quá trình xói mòn-Ăn mòn
Tốc độ dòng chảy trung bình quá cao dẫn đến xả nước hỗn loạn dữ dội;
Một lượng lớn tạp chất rắn lơ lửng trộn lẫn trong môi trường tuần hoàn;
Các ion clorua và florua trong môi trường làm tăng tốc độ hòa tan của nền titan tiếp xúc;
Bề mặt gồ ghề và các gờ hàn làm trầm trọng thêm sự nhiễu loạn cục bộ và phá hủy màng thụ động;
Thiếu-thiết bị lọc mặt trước để chặn các hạt mài mòn.
4. Các biện pháp kỹ thuật kiểm soát và ngăn chặn liên kết đầy đủ-
① Cài đặt các thiết bị lọc-đầu cuối và loại bỏ xỉ
Chặn các hạt rắn ở đầu vào hệ thống để loại bỏ cơ bản nguồn mài mòn.
② Tối ưu hóa bố cục đường ống để tránh thay đổi kênh dòng chảy đột ngột
Sử dụng các khuỷu tay có bán kính-lớn và các cấu trúc có đường kính-có thể thay đổi dần dần để giảm tác động hỗn loạn.
③ Giảm tốc độ dòng chảy một cách hợp lý trong phạm vi cho phép của quy trình sản xuất
Tần số hoạt động của bơm thấp hơn để làm suy yếu động năng của chất lỏng và lực tác động của hạt.
④ Cải thiện độ bóng bề mặt bằng cách xử lý đánh bóng
Loại bỏ các gờ và phần nhô ra để giảm các điểm đính kèm nhiễu loạn và các vị trí làm hỏng màng.
⑤ Tiến hành xử lý tăng cường bề mặt cục bộ trên các bộ phận dễ bị tổn thương
Áp dụng quá trình oxy hóa anốt hoặc gia cố bề mặt cho khuỷu tay và cửa vào để cải thiện khả năng chống mài mòn và ăn mòn.
5. Bảng so sánh hiệu quả phòng ngừa
表格
| Chế độ đường ống & xử lý | Xói mòn-Nguy cơ ăn mòn | Đề xuất ứng dụng |
|---|---|---|
| Không lọc + xả hỗn loạn tốc độ cao- | Tạo rãnh và thâm nhập định hướng nhanh chóng | Thêm tính năng lọc và tối ưu hóa cấu trúc đường ống ngay lập tức |
| -Chặn tạp chất phía trước + tối ưu hóa tốc độ dòng chảy + đường ống được sắp xếp hợp lý | Ngăn chặn đáng kể sự ăn mòn xói mòn kết hợp | Cấu hình tiêu chuẩn cho hệ thống tuần hoàn thông thường |
| Gia cố bề mặt + làm sạch trung bình | hiệu suất chống-mài mòn và chống ăn mòn ổn định lâu dài- | Tùy chọn ưu tiên cho điều kiện làm việc với môi trường chứa-hạt |
Phần kết luận
Xói mòn-sự ăn mòn của các ống gia nhiệt bằng titan cùng xảy ra do quá trình cọ rửa cơ học làm bong lớp màng thụ động và sau đó là sự ăn mòn điện hóa của bề mặt tiếp xúc. Ý tưởng phòng ngừa cốt lõi là chặn các hạt mài mòn từ nguồn, tối ưu hóa trường dòng chảy để tránh tác động tập trung, giảm tốc độ dòng chảy và loại bỏ các điểm tập trung ứng suất bề mặt. Thông qua quá trình làm sạch môi trường, tối ưu hóa cấu trúc đường ống và gia cố bề mặt có mục tiêu, có thể tránh được một cách hiệu quả các sự cố rò rỉ đột ngột do xói mòn- gây ra.
