La corrosion accélérée par flux-est un mode de défaillance courant facilement négligé dans la conception des systèmes de canalisations de chauffage. Lorsque le fluide en circulation s'écoule à une vitesse excessivement élevée ou traverse des changements brusques de diamètre de tuyau, des coudes, des tés et des vannes d'étranglement, le fluide à grande vitesse - parcourt continuellement la paroi interne de l'acier inoxydable 316, éliminant le film passif dense riche en chrome - sur la surface métallique. Une fois que le film protecteur est endommagé et ne peut pas être réparé à temps par l'oxygène dissous dans le milieu, la matrice métallique exposée subira continuellement une dissolution anodique. Pendant ce temps, les fluides à grande vitesse - transportent souvent des particules solides en suspension, déclenchant des dommages de couplage par érosion -corrosion, qui provoquent rapidement un amincissement local des parois et même une perforation aux positions de mutation du champ d'écoulement. De nombreux accidents de fuite de tubes de chauffage sont concentrés au niveau des coudes et des sections de tuyaux à diamètre variable, qui sont des manifestations typiques de défauts de conception du champ d'écoulement. Une adaptation raisonnable de la vitesse d'écoulement, une transition structurelle simplifiée et une optimisation de l'uniformisation du flux peuvent stabiliser le film passif protecteur, restreindre fondamentalement la corrosion et l'érosion accélérées du flux-corrosion, et éliminer les points de corrosion à haut-risque causés par une distribution déraisonnable du fluide.
Les principales orientations d'optimisation de la conception du champ d'écoulement en circulation comprennent quatre dimensions clés : contrôle raisonnable des intervalles de vitesse d'écoulement, structure de transition rationalisée du pipeline, configuration des composants de rectification du débit et élimination des zones mortes du vortex. Tout d'abord, limitez strictement la vitesse d'écoulement du milieu dans la plage de sécurité, évitez les faibles vitesses d'écoulement conduisant à des dépôts d'encrassement et les vitesses d'écoulement élevées provoquant des dommages passifs par récurage du film. Deuxièmement, annulez l'expansion brusque, la contraction brusque et les structures de connexion à angle droit -, adoptez des coudes à grand rayon - et des joints de transition progressifs effilés pour réduire les turbulences d'écoulement locales et l'intensité des vortex. Troisièmement, installez des redresseurs de flux et des grilles de rectification à l'entrée des pipelines longue distance -et aux extrémités avant des équipements pour stabiliser l'écoulement turbulent désordonné en un écoulement laminaire uniforme, affaiblissant ainsi le récurage local à grande vitesse-. Quatrièmement, optimisez la disposition des pipelines de dérivation pour éliminer les zones mortes de vortex à faible vitesse formées par les dérivation et la confluence, empêchez la sédimentation des particules et l'enrichissement local en ions corrosifs. Un réglage incorrect de la vitesse d'écoulement, un rayon de courbure trop petit et l'absence de mesures de rectification du débit entraîneront un récurage local à forte turbulence à long terme, faisant perdre au tube chauffant la protection passive du film et tombant dans le cercle vicieux de la corrosion continue et de l'amincissement des parois.
Tableau 1 Type de fluide, niveau de risque d'écoulement, plage de vitesse d'écoulement sûre et schéma d'optimisation du champ d'écoulement
| Niveau de risque de flux|Caractéristiques du milieu circulant|Vitesse d'écoulement de conception sûre|Mesures d'optimisation du champ d'écoulement central|Type de corrosion principal évité|| ----|----|----|----|| Faible risque|Eau déminéralisée propre, sans particules solides en suspension|1,0 à 1,5 m/s|Coude à grand rayon (R supérieur ou égal à 1,5D), transition progressive de diamètre|Film passif récurant la corrosion à flux accéléré|| Risque moyen|Eau en circulation industrielle, traces de fines impuretés en suspension|0,8 à 1,2 m/s|Installer un redresseur de flux d'entrée, optimiser la disposition des confluences des branches|Amincissement local et corrosion par piqûres induits par la turbulence|| Risque élevé|Eaux usées de traitement contenant de minuscules particules solides abrasives|0,6 à 1,0 m/s|Polissage de précision intérieur double face + disposition entièrement rationalisée du pipeline|Dommages causés par le couplage érosion-corrosion et abrasion de particules|| Risque extrême|Fluide caloporteur haute vitesse à haute température, fluctuation fréquente du débit|0,5 à 0,9 m/s|Grille de rectification du débit + conception de section tampon à plusieurs étages, évite le débit en court-circuit|Corrosion accélérée par fatigue et écoulement turbulent alterné |
Les entreprises doivent intégrer la vérification de la simulation du champ d'écoulement dans le lien d'examen de la conception du pipeline, utiliser un logiciel de simulation de fluide pour prédire la distribution de la vitesse, l'intensité des turbulences et la position du vortex de l'ensemble du système, et ajuster le diamètre du tuyau et le schéma de disposition pour les zones présentant une vitesse d'écoulement locale excessive avant la construction. Pendant le traitement du pipeline, toutes les positions de soudage doivent être polies en douceur pour éliminer les renforts de soudure et les bavures de soudage internes, empêcher les structures saillantes de perturber le champ d'écoulement et de former des points de récurage locaux à grande vitesse. Une fois le système mis en service, la vitesse d'écoulement réelle de chaque canalisation principale et secondaire doit être testée, et un équipement de conversion de fréquence doit être utilisé pour ajuster le débit des canalisations dépassant le seuil de vitesse de sécurité afin d'éviter un fonctionnement en surcharge à long terme. Tous les rapports de simulation de champ d'écoulement, les paramètres de conception du diamètre des tuyaux et les données des tests d'acceptation de la vitesse d'écoulement doivent être archivés sur la plateforme de traçabilité numérique et liés au dossier de projet. Pour les canalisations présentant des structures de mutation de champ d'écoulement évidentes qui ont été mises en service, une transformation de rectification de flux doit être organisée pendant la maintenance à l'arrêt planifié pour ajouter des sections tampons et des redresseurs de flux. Dans le processus de fonctionnement quotidien, nettoyez régulièrement l'équipement de filtrage à l'entrée du pipeline pour réduire la concentration de particules en suspension dans le milieu, ralentissez l'effet de l'érosion des particules solides sur le film passif de la paroi du tuyau. Dans le même temps, effectuez régulièrement une détection par ultrasons de l'épaisseur de paroi sur les positions à haut -risque telles que les coudes et les sections à diamètre variable-pour suivre la tendance d'atténuation de l'épaisseur de paroi, réaliser une alerte précoce des dangers cachés de corrosion accélérée par écoulement.
La conception optimisée du champ d'écoulement du fluide en circulation stabilise l'environnement hydrodynamique à l'intérieur de la canalisation de chauffage et évite efficacement les dommages causés par le récurage continu du film passif en acier inoxydable par des fluides turbulents à grande vitesse-et des particules solides. Combiné avec un traitement de polissage de la paroi intérieure, une purification par filtration moyenne et une régulation dynamique du débit, il construit un système de protection hydrodynamique anti-corrosion pour 316 tubes chauffants en acier inoxydable. L'optimisation scientifique du champ d'écoulement élimine les défaillances de corrosion concentrées au niveau des positions de mutation structurelle locales du pipeline, réduit la vitesse d'atténuation de l'épaisseur de la paroi du pipeline, prolonge considérablement la durée de vie des équipements de chauffage dans des conditions de travail à fluide circulant et garantit le fonctionnement stable et efficace à long terme des systèmes d'échange de chaleur industriels.
