עייפות התמוטטות בצנורות מחליפי חום

האיום השקט ב- Marine Heat Exchanger tubes

חילופי חום ימיים הם מרכיבים קריטיים במערכות ניהול תרמיות של ספינות, פלטפורמות offshore, ואת תחנות כוח החוף. הם מעבירים חום בין מים ים ונוזלים תהליך, הבטחת מנועים, מערכות הידראוליות לפעול בטווח טמפרטורה בטוח.למרות שחרור ראשוני חזק, צינורות אלה בהדרגה מידרדרים תחת התקפה משולבת של עומסים מכניים מעגליים וכימיה מים אגרסיביים.

מה זה Corrosion Fatigue?

עייפות קורוזיה היא תהליך של השפלה חומרית תלוית זמן אשר נובע מהאינטראקציה הסינרגיסטית בין לחצים מכניים מעגליים וסביבת קורוזית. בהקשר של חילופי חום ימיים, המתחים המחזוריים מתעוררים מהתרחבות תרמית חוזרת ו התכווצות (עייפות שנייה), תנודות לחץ (רכיבה בלחץ), ורטטציה מפני משאבות או גלים.

מכניזם של קורוזיה Fatigue Crack Initation

עייפות קורוזיה מתחילה במיקליום מתכת חלק, הסרט תחמוצת פסיבית שבדרך כלל מגנה על קורוזיה הפוכה נשברת ורפורמה תחת לחץ מחזורי. כאשר הלחץ המחזורי עולה על סף, צעדים מיומנים מופיעים, משבש את הסרט הפסיבי וחשיפת מתכת טרית לאלקטרוליט. בנוכחות של סטיות אגרסיביות כמו chlor (-), תהליך קלושטציה חוזר לכדי לחץ אווירי עמוק יותר מחוסם (לאחר שהופך את החמצן) לכדי לחץ חיצוני של 50 ליטרים).

מקורות מתח Cyclic ב-Hick Exchanger tubes

המקורות העיקריים ללחץ מחזורי בחילופי חום ימיים הם:

(FLT:0) Thermal רכיבה: 1FLT:1 Start-up, השבתה לאחור, ושינויים העומס מייצרים הרחבה שונה בין צינורות וגליונות צינור.
(FLT:0) מחסומים:FLT:1 ; משאבת להבים, סגרי שסתום, מערכת משיכה לגרום ללחץ פנימי, במיוחד בעיצובים של פגז ו-tube.
(ב) [15],5 ,5 ,5 ,5 , ים גבוה ים או זרם שתי-phase יכול להצית חבילות צינור בתדרים טבעיים, מה שמוביל לשינוי מתחים ב תומך ובבפנים.
(FLT:0) מדגישים סובסידיים: תהליכי ייצור 1:1 (החלמה, נביחות, התכווצות) משאירים מאחור לחצים נעולים, אשר מוסיפים למשטח העטיפה.

האמפליטודה, התדר והגלימות של מחזורים אלה משתנים באופן נרחב.בכמה מתקנים, מאות אלפי מחזורים קטנים מתרחשים מדי יום; באחרים, כמה מחזורים גבוהים שולטים.שני המשטרים יכולים להניע עייפות קורוזיה אם הסביבה היא אגרסיבית מספיק.

הסביבה קורוזית: הכימיה של ים

Seawater הוא אלקטרוליט מורכב מאוד התנהגותי עם תוכן כלור של כ 19,000-25,000 מ"ג / L. Chloride הם ידועים לשמצה על ידי פירוק סרטים פסיביים על מתכות. גורמים מרכזיים אחרים כוללים:

(FLT:0)D חמצן: FLT:1 בדרך כלל 6-8 מ"ג / L בטמפרטורות משטח מטבוליות. הפחתה בחמצן היא התגובה הקטודודית העיקרית המניעה קורוזיה.
(ב) טמפרטורות גבוהות יותר (FLT:0) טמפרטורות גבוהות יותר מגבירות את קצב התגובה, להפחית את הסגולות חמצן, ויכולות לשנות את הקשקשים ואת דפוסי הביו-פופולינג.
(FLT:0)pH:BuildFLT:1 Seawater pH הוא בערך 8.1-8.3, אבל חומצות מקומיות בתוך בורות יכול לרדת ל- pH 2–3.
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ 1 (בלטינית: ⁇ ⁇ ⁇ ) יוצר ביו-סרטונים שיוצרים תאי ריכוז ומייצרים מטבוליטים אגרסיביים כמו sulfides.
(ב) ⁇ :0) , ⁇ והריסות: ⁇ 1 (Erosion-corrosion) מאיצה את הסרת החומר ושברת קשקשים הגנה.

גורמים אלה אינטראקציה עם לחץ מחזורי באופן לא לינארי.לדוגמה, עלייה בחמצן מומס לעתים קרובות מעלה את קצב צמיחת העייפות הקרוזיה עד לרמה, בעוד שמהירויות זרימה גבוהות יכולות להסיר סרטים מגנים ולשפר את התחבורה ההמונית של מינים אגרסיביים.

מפתחי גורמים המשפיעים על קורוזיה Fatigue ב Marine Heat Exchangers

בחירה חומרית

ההתנגדות של עייפות קורוזית של חומר תלויה ההרכב שלה, מיקרו-מבנה, וטיפול חום. ⁇ צינור משותף בשירות ימי כוללים:

(FLT:0 ⁇ קופר-ניקל (90/10 ו 70/30 CuNi): ⁇ FLT:1 בשימוש נרחב עבור מים ים וחילופי חום בשל התנגדות מצוינת לקורוזיון כללי ו ביופוחיות. עם זאת, CuNi הוא רגיש לשחיקה ושחיקה בתנאים מסוימים.
(FLT:0) פלדות ללא ספק (304L, 316L, דופלקס 2205): איור 10:1 Austenitic מציעים התנגדות קורוזיה כללית טובה אבל יכול לסבול משחיתות ו crevice קורוזיון ב stagnant או חם מים הים, אשר לאחר מכן nucleates עייפות סדקים. דו-חמצני ו- super-austenitic ציונים (למשל, 254) אבל גבוה יותר התנגדות גבוהה יותר.
(FLT:0) ⁇ טיטניום (Grade 2, דרגה 12): 1FLT:1 התנגדות יוצאת דופן לבור, קריפטון קורוזיה, ועייפות קורוזיה במי ים.טיניום יש גבול סיבולת גבוה אפילו בסביבות כלור, בתנאי שהסרט תחמוצת נשאר שלם.
(FLT:0) סגסוגת מבוססת ניטקל (Inconel 625, Hastelloy C-276): FLT:1 המשמש בתנאים קיצוניים (טמפרטורה גבוהה, כלור גבוה, pH נמוך) הם מציעים חיי עייפות קורוזיה מצטיינים אבל הם בדרך כלל שמורים עבור יישומים תובעניים ביותר.

בחירה חומרית כוללת לעתים קרובות סחרחורת בין התנגדות קורוזיה, תכונות מכניות, עלות, וכושר ייצור. תאימות גלובן עם גליונות צינור וראשית יש גם לשקול.

תנאי הפעלה

כמה פרמטרים תפעוליים משנה את החומרה של עייפות קורוזיה:

(FLT:0) טמפרל: 1FLT (אפקט ארנזיוס מאיץ תגובות אלקטרוכימיות.למעלה מ 60 מעלות צלזיוס, הסוללה של טיפות חמצן בחדות, אשר יכול למעשה להפחית את שערי קורוזיה כלליים, אבל פיזור מתח ועומס סדקים קורטוזיון עדיין להתרחש.
(FLT:0) מהירות נמוכה:0 (FLT:1 זרימה נמוכה (below 1 m /s) מאפשר פסולת להתיישב ביוסרטים כדי ליצור, קידום תחת deposit corrosion. גבוה זרימה (above 3 m /s) יכול לגרום לשחיקה-corrosion, במיוחד אם מושעה הם נוכחים.
(FLT:0) אוקסיג'ן תוכן: FLT:1 ים מים ים דהארציה יכול להפחית באופן דרמטי את קצב הצמיחה של עייפות קורוזיה סדקים.בכמה מערכות סגורות, משככי חמצן משמשים.
(FLT:0) פולטירים: 1FLT:1 hydrogen sulfide (H2S) מ decomposing חומר אורגני או מאזורי אנירובי מאיץ עייפות קורוזיה בסגסוגת רבים, במיוחד נחושת-ניקל ופלדות אל-חלד.

עיצוב ופרסום פרטים

ריכוזי מתח גיאומטרי הם נהג עיקרי של עייפות קורוזיה.פיות שארפ, צמתים רטובים, קצות צינור מעוות, ושחפת מעוצבת גרועה תומכת לייצר לחצים מקומיים שיכולים לעלות על גבול העייפות של החומר.

השתמש בגליון מלא נדיב במפרקי גליון של צינורות-ל-בטן.
להימנע שינויים פתאומיים בפרשת הצלב.
אופטימיזציה של צינור תמיכה ספאק כדי למזער את amplitude הרטט.
בקרת נקה לשחיטה למניעת שיתוק.
החל הצצה או רכב קירור כדי להציג מתחים דחוסים על פני השטח הפנימי של הצינור.

פגמים במרקם כגון שביתות קשת, סימני שחיקה, וחתונות בלתי שלמות משמשים גם אתרי סדקים.טיפול חום לאחר מגבת יכול להקל על לחצים חיוורים, אך לא תמיד אפשרי עבור חבילות צינורות צינורות גדולים.

טיהור קורוזיה שומן

סימנים חזותיים וממדיקים

נזקי עייפות קורוזיה מוקדמים נראים לעתים נדירות לעין העירומה.Asסדקים לגדול, הם עשויים להיות לזיהוי כמו אינדיקציות ליניאריות על פני השטח הצינור, לעתים קרובות מוכווני לכיוון הלחץ הראשי. צינורות נחושת-ניקל, סדקים הם בדרך כלל transgranular ועשויים להיות קשורים עם vulting. in נירוסטה, סדקים יכולים להיות בין- transnular או transnular בהתאם לסביבה Sustain-buling.

שיטות בדיקה Nondestructive Testing

גילוי אמין דורש טכניקות NDT מתקדמות:

(FLT:0)Eddy בדיקות נוכחיות (ECT): ECT:FearLT:1) השיטה הנפוצה ביותר לבדיקת צינורות לא-פרורומגנטיים (CuNi, נירוסטה פלדה, טיטניום, פליז) יכולה לזהות מתפתל, קיר דקר, וסדקים קוטרנטיים או axial.
(FLT:0) בדיקות מולקולריות (UT): UT:FearLT:1) משתמש גלי קול גבוהים קידוד כדי למדוד עובי קיר לזהות סדקים.שלב array UT מספק תמונות C-scan מפורט. UT יעיל עבור כל חומרי הצינור, כולל פלדות ferritic, אבל דורש משטחים הפיכה טובים ונקיים.
(ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ (התרמיוגרפיה של אינפרא אדום פעיל) יכול לזהות חוסמים ועובי קיר וריאציות, אם כי החלטה היא נמוכה יותר מECT או UT.
(FLT:0)Borescope Checkure: 1FLT עבור צינורות גדולים ( ⁇ 50 מ"מ), בדיקה חזותית עם נבסקופ יכול לזהות פיזור וסדקים בקצה הצינור.

ניטור בשירות באמצעות פליטה אקוסטית (AE) הראה הבטחה לגילוי קידוד בזמן אמת, במיוחד באזורים בסיכון גבוה כמו ככוני צינור או תמיכה קרובה.

אסטרטגיות מניעה ומייגציה

חומרים קורוזיים-Resistant Materials and Claddings

עם סגסוגת עמיד יותר הוא לעתים קרובות הפתרון היעיל ביותר לטווח ארוך.לדוגמה, החלפת 70/30 CuNi עם titanium דרגה 2 בחילופי חום כי חוויות זרימה גבוהה או רכיבה תרמי קבוע יכול להאריך חיי שירות בין 5-10 שנים עד 20-30 שנים. Cladeded או קוד צינורות (למשל, פחמן פלדה עם שכבה דקה של טיטניום או נירוסטה) מציעים פשרה בין עלות.

מצעים ו Linings

ציפויים פנימיים כגון epoxy, pholake vinyl ester, או פוליאורטן יכול לבודד את המתכת ממי הים.עם זאת, ציפויים חייבים להיות מיושם עם הכנה משטח קפדני (Sa2.5 פיצוץ) והם פגיעים ל- pinholes, פירוק, ונזק מכני במהלך ההתקנה של הצינור.הם גם להפחית את יעילות העברת חום ועשויים לדרוש שכפול תקופתי.

הגנה קטוודית

הגנה קטודית נוכחית (ICCP) או aodes הקרבי (zinc, אלומיניום, מגנזיום) יכול להפחית את קצב ההקורוזיון הנקי על פני השטח של הצינור.עבור צינורות החלפת חום, ICCP מוחל על צד המים על ידי הוספת סדקים בקט או ראשים מחוץ למטב הגנה יש לשלוט בזהירות כדי למנוע הגנה יתר (שיכול מימן בסגסוגת פחות יעילה) אבל היא למנוע את ההשפעה של דלקת ריאות באופן משמעותי על ידי סגסוגת אחידה.

ניהול כימיה מים

במערכות סגורות או תיקון, הוספת מעכבי קורוזיה (למשל, נתרן molybdate, benzotriazole, או phosphonates) יכול להפחית את ההתקפה. Deaeration באמצעות חנקן או שואב אבק degassing מסיר חמצן, צמצום קצב התגובה קטוודי.

עיצוב ושינויים תפעוליים

צמצום מתח amplitude היא דרך ישירה להילחם עייפות קורוזיה. מעצבים יכולים:

הגדלת עובי הקיר של הצינור ללחץ נומינלי נמוך יותר.
השתמש במפרקים הרחבה או בצינור גמיש תומך בקליטת הרחבה תרמית.
משאבת בקרת משאבה מתחילה למזער את המשקעים בלחץ.
התקן לחות רטט (למשל, צינורות צינור או ברים אנטי-בירוטציה).
החל טיפול חום לחץ-relief לאחר גילדת או יצירת.

נהלים הפעלה כגון מחזורי חימום איטי / קירור למטה, שמירה על שערי זרימה יציבה, ולהימנע מסגרות שסתום פתאומי כל להפחית את המספר ואת amplitude של מחזורי מתח.

תחזוקה קבועה ותכנון

יש לפתח אסטרטגיית תחזוקה מבוססת סיכון לכל מחליף חום המבוסס על ההיסטוריה התפעולית שלו, החומרית והתנאי השירות שלה.

(ב) עיין: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0)Periodic NDT:FLT:1show ECT בדיקה במרווחים שמקורם במודלים של חיי העייפות קורוזיה או תקני תעשייה (למשל, API 570, TEMA).
(FLT:0) קריטריונים להתאמה: 1.FLT:1 Define את ההפחתה המקסימלית המותרת עובי הקיר (בדרך כלל 20-30% של נומינאל) ואת אורך הסדקים המקסימלי שניתן לסבול לפני התקעות.
(FLT:0) Record Keep: FLT:1 Track תוצאות, תיקונים ופרמטר תהליך משתנים כדי לבנות מסד נתונים של השפלה.
(FLT:0)Root לגרום לניתוח: 1FLT כאשר צינור נכשל, לבצע בדיקה מתכתית (SEM, EDS) כדי לאשר עייפות קורוזיה לזהות גורמים תורמים.

מחקרים ושיעורים למדו

כמה כישלונות מתועדים ממחישים את ההשפעה של עייפות קורוזיה בחילופי חום ימיים.במקרה אחד מעורבים חבילת צינורית ניקל-ניקל המבוססת על ספינת שמן סיכה, צינורות מרובים שפותחו באמצעות סדקים דרך קירות לאחר שלוש שנים בלבד של חקירה של שירות.

טכנולוגיות מתפתחות וכיוונים עתידיים

ההתקדמות בחומרים מדע ו ניטור מצב מרחיבים את ערכת הכלים נגד עייפות קורוזיה. Ceramic ופולימר צינורות מורכבים מוערכים עבור יישומים נישה שבו אפשרויות מתכתיות נופלות קצרות. מערכות ציפוי חכם המשחררות מעכבי קורוזיה כאשר נחשפים לשינויים ב- pH נמצאים תחת התפתחות.בזירה NDT, אלגוריתמי למידת האלגוריתמים מאומנים לסווג אותות נוכחיים וחיזוי חיים גדולים יותר עם מודלים תאום, אשר יכולים כעת להטמיעו את שיטות תחזוקה, כדי להתאים את לחץ דם מיידי, כדי להתאים את רמת לחץ דם חום, ולהפחית את רמת לחץ דם, ולהפחית את מערכות תחזוקה, אשר מאפשר כעת, אשר מאפשר לטמפרטורה לא סדירה, אשר מאפשר לטמפרטורה לא סדירה, לטמפרטורה של תאים אלה, כדי להתאים את שיטות תחזוקה, ולהפחית את שיטות תחזוקה, ולהפחית את רמת זמן חיים עם תאים אלה, ולהפחית את רמת זמן חיים עם תאים אלה, אשר מאפשר לטמפרטורה של זמן חיים עם תאים אלה, אשר מאפשר כעת, אשר מאפשר לטמפרטורה לא סדירה, אשר מאפשר לטמפרטורה לא סדירה, אשר מאפשר לטמפרטורה מלאה של זמן קצר, אשר מאפשר להפרעות זמן קצר יותר, אשר מאפשר להפרעות זמן קצר, אשר מאפשר לטמפרטורה של זמן חיים של תאים מתוחכמות גבוהה יותר, אשר מאפשר

מסקנה

עייפות קורוזיה היא תהליך מורכב, רב-ספקי של השפלה שמציב סיכון מתמשך צינורות החלפת חום ימיים.זה לא יכול להיות מסולק לחלוטין, אבל ההתקדמות שלה ניתן לנהל באמצעות בחירה חומרית מושכלת, עיצוב זהיר, תנאי הפעלה מבוקרים, ותוכנית בדיקה ותחזוקה אקטיבית.על ידי הכרה בסימנים המוקדמים של נפיחות וסדקים, יישום אסטרטגיות למניעת מניעה כגון הגנה קטודית ובקרת מים, ושימוש בטכניקות רגישות כמו הסתברות הפעלה הסתברותית יותר, כמו הסתברות גבוהה יותר, כמו הסתברות הפעלה הסתברות גבוהה יותר, יכול להיות מופחתת של הסתברות ימית של הסתברות גבוהה יותר הסתברות גבוהה יותר הסתברות של הסתברות של הסתברות הפעלה הסתברות של הסתברות גבוהה יותר הסתברות של הסתברות של הסתברות הפעלה הסתברות גבוהה יותר הסתברות של הסתברות הפעלה הסתברות גבוהה יותר הסתברות גבוהה יותר הסתברות של לנטרל הסתברות של הסתברות של הסתברות של לנטרל הסתברות ימית של הסתברות של הסתברות של הסתברות ימית של הסתברות של הסתברות של הסתברות של הסתברות של הסתברות ימית של הסתברות של הסתברות של הסתברות הפעלה הסתברות של הסתברות של הסתברות של הסתברות הפעלה דמנציה הסתברות ימית הסתברות הפעלה הסתברות ימית של

(ב) ב[[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]] ב[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]] ב[[1924]]]]]]]]]] ב[[[[1924]],