U sustavima grijanja u paketu, spremnicima za grijanje i opremi za grijanje cjevovoda, grijaće cijevi od nehrđajućeg čelika 316 pričvršćene su metalnim stezaljkama, držačima i obručnim spojnicama. Pod kombiniranim djelovanjem vibracija tekućine, vibracija rada pumpe i naizmjeničnog toplinskog širenja i skupljanja, dolazi do malenog recipročnog relativnog pomaka između vanjske stijenke cijevi i steznih kontaktnih površina. Kontinuirano mikro{3}}trenje strugat će i oštetiti netaknuti kromom bogat-pasivni film na površini od nehrđajućeg čelika. U međuvremenu, korozivni mediji poput otpadne vode koja-sadrži klorid i procesne otopine prodiru u uski kontaktni razmak, stvarajući zatvoreno elektrokemijsko mikrookruženje. Povezivanje mehaničkog trošenja trenjem i elektrokemijske korozije naposljetku izaziva fretting koroziju, koja se obično pojavljuje kao lokalno stanjivanje u obliku -utora, udubljenje, pa čak i prodorno curenje na mjestima stezanja. Mnogi dizajneri teže samo čvrstom učvršćivanju i praktičnoj ugradnji, zanemarujući vibracijski prigušivač, izolaciju kontakta i konstrukcijski dizajn protiv -labavljenja. Velik broj grijaćih cijevi pati od prijevremenog kvara na fiksnim steznim točkama zbog trzajuće korozije, iako ostali dijelovi tijela cijevi ostaju netaknuti. Stoga je razumna optimizacija konstrukcijskog dizajna stezanja i pričvršćivanja učinkovit tehnički način za obuzdavanje korozije grijaćih cijevi.
Fretting korozija se javlja pod tri nužna uvjeta: kontaktni tlak između dviju površina, mali ciklički relativni pomak i korozivni medij elektrolita. Pod dugotrajnim-opterećenjem vibracijama, pasivni film na kontaktnom području kontinuirano se troši, a svježa metalna matrica je više puta izložena. U uskom procjepu steznog položaja, otopljeni kisik se brzo troši, stvarajući zatvorenu zonu s nedostatkom kisika. Istrošena površina od nehrđajućeg čelika djeluje kao anoda i prolazi kontinuirano otapanje, dok okolno netaknuto pasivno područje služi kao katoda za ubrzavanje lokalne koncentrirane korozije. Ostaci trošenja nastali trenjem nakupljaju se u procjepu, dodatno povećavajući kontaktni stres i blokirajući cirkulaciju medija, što pogoršava učinak okluzije i ubrzava širenje jame. Neusklađenost toplinske ekspanzije između grijaće cijevi i stezaljke neprestano će stvarati cikličko mikro-klizanje; što je veća sila pred-stezanja stezanja i amplituda vibracija, to je brži razvoj fretting korozije. Osim toga, ako stezaljka koristi ugljični čelik i druge različite metalne materijale, trošenje će također izazvati galvansku koroziju u isto vrijeme, što dovodi do veće stope kvarova na fiksnim pozicijama.
Ova studija iznosi četiri ključne strategije strukturne optimizacije za sprječavanje korozije uslijed trzanja grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316. Najprije odaberite odgovarajuće materijale za stezanje i postavite izolacijsku međuspremnu oblogu na kontaktne položaje. Dajte prednost nehrđajućem čeliku 316 ili 316L za sve stezaljke, obruče i nosače kako biste eliminirali galvansku koroziju-izazvanu razlikom potencijala. Postavite PTFE, silikonsku gumu ili keramičke međuspremnike otporne na visoke{7}}temperature između vanjske stijenke grijaće cijevi i unutarnje površine metalne stezaljke. Fleksibilni međusloj može apsorbirati energiju vibracija, eliminirati klipno klizanje između tvrdih metalnih površina i prekinuti kanal za zadržavanje elektrolita u kontaktnom razmaku. Materijal obloge mora imati dobru otpornost na kompresiju, starenje i hidrolizu kako bi se izbjeglo otkazivanje jastuka pod dugotrajnom-izmjeničnom temperaturom i erozijom tekućine.
Drugo, optimizirajte kontaktni oblik stezanja i razumno kontrolirajte silu pred{0}}zatezanja. Izbjegavajte linijski ili točkasti kontakt između stezaljke i grijaće cijevi; usvojiti lučno{2}}oblikovani površinski kontaktni dizajn za raspršivanje lokalnog kontaktnog pritiska i smanjenje koncentriranog naprezanja trenja. Postavite razuman standard momenta pred-pritezanja za pričvršćivače obruča; prekomjerna sila zatezanja uzrokovat će pretjeranu površinsku deformaciju istiskivanjem i pogoršati mikro-klizanje, dok će nedovoljno predopterećenje dovesti do-pomaka vibracija velike-amplitude. Ugradite opružne podloške protiv-olabavljenja i ljepilo za navoje protiv-olabavljenja na sve spojne vijke kako biste spriječili labavost stezanja uzrokovanu dugotrajnim-vibracijama, koje će proširiti raspon relativnog pomaka i pogoršati oštećenje zbog trzanja.
Treće, napravite raspored za smanjenje vibracija i strukturnu optimizaciju protiv-vibracija za snopove cijevi za grijanje. Postavite fiksne i klizne nosače naizmjenično prema pravilima toplinske ekspanzije; fiksne stezaljke ograničavaju ukupni pomak, dok klizne stezaljke zadržavaju određenu toplinsku ekspanziju kako bi se izbjeglo nakupljanje toplinskog naprezanja i dodatno istiskivanje trenjem. Instalirajte baze za prigušivanje vibracija za opremu za grijanje i cirkulacijske pumpe kako biste smanjili ukupnu amplitudu vibracija sustava koje se prenose na snop cijevi za grijanje. Pravilno povećajte broj točaka potpore za duge cijevi za grijanje kako biste smanjili raspon između susjednih stezaljki, obuzdali vibracije savijanja tijela cijevi pod udarom tekućine i smanjili amplitudu mikro klizanja na svakom položaju stezanja.
Četvrto, implementirajte lokalno ojačanje površine i redovitu provjeru položaja stezanja. Za fiksna područja koja često vibriraju, koristite lasersko oblaganje, sačmarenje ili tretman lokalnog stvrdnjavanja kako biste poboljšali površinsku otpornost na trošenje i stabilnost pasivnog filma, smanjujući vjerojatnost oštećenja pasivnog filma uzrokovanog mikro-trenjem. Redovito rastavljajte i pregledavajte svaki stezni spoj svakih 12 mjeseci, provjeravajte starenje, pucanje i otpadanje odbojnih brtvi, pravodobno zamijenite neispravne materijale obloge i ponovno -zategnite olabavljene pričvršćivače. Provedite ultrazvučno mjerenje debljine fokusirajući se na sva kontaktna područja stezanja kako biste pratili stopu stanjivanja stijenke-izazvanu struganjem; nakon što lokalno stanjivanje prijeđe prag ranog upozorenja, odmah dogovorite anti{7}}popravak protiv korozije i strukturno ojačanje.
Podaci-o dugotrajnom praćenju na terenu pokazuju da cijevi za grijanje opremljene međuspremnikom i anti{1}}vibracijski optimiziranim steznim strukturama mogu sigurno raditi više od 28 mjeseci bez kvara zbog korozije na fiksnim pozicijama. Nasuprot tome, grijaće cijevi s krutim izravnim stezanjem često trpe ozbiljnu lokalnu koroziju utora i probijanje unutar 6 do 10 mjeseci. U zaključku, ekvivalentno podudaranje anti{7}}korozivnog materijala, fleksibilna međuspremna izolacija, razuman dizajn pred-zatezanja-otlabavljenja i raspored sustava za smanjenje vibracija mogu u osnovi eliminirati uvjete pojave fretting korozije. Optimizirani strukturni dizajn stezanja i pričvršćivanja učinkovito štiti pasivni film kontaktne površine grijaćih cijevi od nehrđajućeg čelika 316, izbjegava preuranjeni lokalizirani kvar na fiksnim pozicijama i uvelike poboljšava ukupnu pouzdanost rada opreme za grijanje u paketu u industrijskim okruženjima s-intenzivnim vibracijama.
