ในหมอกเกลือสูง-ชายฝั่ง ถังเก็บกรดเข้มข้น น้ำเสียที่อุณหภูมิสูง- และ-การหมุนเวียนความร้อนเป็นระยะๆ ในระยะยาว สภาพการทำงานที่หนักหน่วง แม้แต่ท่อทำความร้อนที่ทำจากสแตนเลส 316 ที่ผ่านการรับรองก็ยังต้องเผชิญกับปัญหาการผอมบางที่ช้าสม่ำเสมอและความเสียหายของหลุมเจาะแบบสุ่มเฉพาะจุดในระหว่าง-บริการระยะยาว นักออกแบบอุปกรณ์จำนวนมากคำนวณเฉพาะความหนาของผนังตามทฤษฎีที่จำเป็นสำหรับความแข็งแรงทางกลและการนำความร้อน โดยไม่สนใจการตั้งค่าเผื่อการกัดกร่อนและความปลอดภัยตามความเหมาะสมตามการกัดกร่อนที่แท้จริงของตัวกลาง เมื่อรูพรุนบางลงโดยไม่คาดคิด การสึกกร่อนจากการกัดเซาะ หรือการกัดกร่อนของคราบสะสมต่ำกว่า-เกิดขึ้น ผนังท่อที่เหลือไม่สามารถทนต่อแรงดันในการทำงานและความเครียดจากความร้อน ส่งผลให้เกิดการแตกของท่ออย่างกะทันหัน การรั่วไหลปานกลาง และอุบัติเหตุด้านความปลอดภัยของอุปกรณ์ การเพิ่มความหนาของผนังเล็กน้อยแบบสุ่มสี่สุ่มห้าจะทำให้ต้นทุนสิ้นเปลืองมากเกินไปและประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนต่ำ ในขณะที่ค่าเผื่อที่ไม่เพียงพอจะนำไปสู่ความล้มเหลวก่อนเวลาอันควร ดังนั้น การออกแบบการให้เกรดทางวิทยาศาสตร์สำหรับค่าเผื่อการกัดกร่อนและ-ขอบความปลอดภัยในการป้องกันการกัดกร่อนจึงเป็นการรับประกันการออกแบบขั้นพื้นฐานเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยทางโครงสร้างในระยะยาวของท่อทำความร้อนภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง
ค่าเผื่อการกัดกร่อนมีวัตถุประสงค์การออกแบบหลักสองประการ: ชดเชยการทำให้ผนังบางสม่ำเสมอซึ่งเกิดจากการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าเคมีในระยะยาว- และสงวนความหนาเพื่อความปลอดภัยไว้สำหรับข้อบกพร่องของรูพรุนเฉพาะจุดที่ไม่สามารถคาดเดาได้ ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนเล็กน้อย ฟิล์มพาสซีฟสเตนเลสสตีลจะยังคงมีเสถียรภาพ และการสูญเสียความหนาของผนังโดยเฉลี่ยต่อปีนั้นต่ำมาก ดังนั้นค่าเผื่อการกัดกร่อนเล็กน้อยจึงสามารถตอบสนองความต้องการในการบริการได้ อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะการทำงานที่รุนแรง เช่น ไอออนคลอไรด์สูง การกัดกร่อนจุดน้ำค้างแบบแห้งและเปียกสลับกัน และการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ การเกิดรูพรุนเฉพาะที่มักจะทำให้เกิดการสูญเสียความหนาบางส่วนอย่างรวดเร็ว ซึ่งเกินกว่าอัตราการกัดกร่อนที่สม่ำเสมอโดยเฉลี่ยมาก หากการออกแบบอาศัยอัตราการกัดกร่อนโดยเฉลี่ยเท่านั้นในการกำหนดค่าเผื่อ ตำแหน่งที่มีการกัดกร่อนรุนแรงในพื้นที่จะทะลุความหนาของความปลอดภัยล่วงหน้า ในขณะเดียวกัน อัตราความปลอดภัยในการป้องกันการกัดกร่อน-นั้นรวมถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยของความเค้นของโครงสร้าง ความทนทานต่อการโอเวอร์โหลดของอุณหภูมิ และการสำรองความเบี่ยงเบนของกระบวนการ ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของโครงสร้างที่เกิดจากการซ้อนทับของการทำให้ผอมบางของการกัดกร่อนและความผันผวนของพารามิเตอร์การทำงานที่ไม่คาดคิด
การศึกษานี้นำเสนอกลยุทธ์การออกแบบการให้เกรดหลักสี่ประการสำหรับค่าเผื่อการกัดกร่อนและค่าเผื่อความปลอดภัยในการป้องกันการกัดกร่อน- ตามการจำแนกประเภทความรุนแรงของการกัดกร่อนในสิ่งแวดล้อม
ขั้นแรก แบ่งสภาพแวดล้อมการบริการออกเป็นสามระดับการกัดกร่อนเพื่อกำหนดมาตรฐานค่าเผื่อการกัดกร่อนที่แตกต่างกัน สำหรับสภาวะการกัดกร่อนที่ไม่รุนแรง เช่น น้ำหมุนเวียนปิดที่สะอาดที่มีคลอไรด์ไอออนต่ำกว่า 100 มก./ลิตร ค่าเผื่อการกัดกร่อนจะตั้งไว้ที่ 0.2 มม. โดยมีอายุการใช้งานการออกแบบอยู่ที่ 8–10 ปี สำหรับสถานการณ์การกัดกร่อนปานกลาง รวมถึงน้ำเสียจากการชุบโลหะทั่วไปและถังปฏิกิริยากรดอ่อน ความหนาที่สงวนไว้คือ 0.4 มม. เพื่อรับมือกับ-การเกิดหลุมเงินฝากเป็นครั้งคราว สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนรุนแรง เช่น หมอกเกลือชายฝั่ง บ่อหมักดอง และซัลเฟต-ปริมาณแบคทีเรียที่ลดลง- ปริมาณน้ำเสียที่อุดมไปด้วย ค่าเผื่อการกัดกร่อนจะเพิ่มขึ้นเป็น 0.6–0.8 มม. และความหนาที่ระบุของผนังท่อจะต้องเลือกหลังจากหักค่าเผื่อที่สงวนไว้เพื่อคำนวณความแข็งแรงของตลับลูกปืนจริง การวัดความหนาของผนังทั้งหมดจะต้องไม่รวมค่าเผื่อการกัดกร่อนเมื่อตรวจสอบความต้านทานแรงดันและความเค้นจากความร้อน
ประการที่สอง ปรับปรุงการสำรองความปลอดภัยในการกัดกร่อนเฉพาะจุดสำหรับตำแหน่งโครงสร้างที่มีความเสี่ยงสูง- ข้อต่อเชื่อม -ส่วนโค้งงอเย็น ปลายเกลียวและการไหล-พื้นผิวที่หันหน้าไปทางมีแนวโน้มที่จะถูกกัดกร่อน- การกัดกร่อนจะต้องเพิ่มความหนาเฉพาะจุดเพิ่มเติม 0.2 มม. โดยพิจารณาจากค่าเผื่อการกัดกร่อนขั้นพื้นฐาน หลีกเลี่ยงโครงสร้างการเปลี่ยนผ่านของผนังบาง-ในบริเวณที่มีความเข้มข้นของความเครียด ขยายรัศมีการดัดให้เหมาะสมเพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดรอยแตกเมื่อยล้าจากความร้อนหลังจากการทำให้ผนังบางลง สำหรับมัดรวมท่อความร้อนที่ยึดด้วยแคลมป์หลายตัว ความหนาของการสึกหรอของการกัดกร่อนของ fretting จะต้องรวมอยู่ในการคำนวณค่าเผื่อการกัดกร่อนในท้องถิ่นด้วย เพื่อป้องกันตำแหน่งแคลมป์ทะลุก่อนเวลาอันควร
ประการที่สาม ตั้งค่าขอบความปลอดภัยป้องกันการกัดกร่อน-หลายมิติ-สำหรับการเบี่ยงเบนพารามิเตอร์การทำงาน ปัจจัยด้านความปลอดภัยในการออกแบบความหนาแน่นของพลังงานพื้นผิวได้รับการควบคุมเหนือ 1.2 เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นจากการทำลายฟิล์มแฝงและเร่งอัตราการกัดกร่อน อุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่อนุญาตจะต้องสำรองระยะขอบด้านความปลอดภัย 30 องศาให้ต่ำกว่าขีดจำกัดความต้านทานอุณหภูมิในระยะยาว-ของเหล็กกล้าไร้สนิม 316 เพื่อต้านทานอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่คาดคิด ในแง่ของตัวชี้วัดระดับกลาง การออกแบบจะต้องสงวนอัตราความปลอดภัยความเข้มข้น 50% สำหรับไอออนคลอไรด์ เพื่อให้ท่อความร้อนยังคงสามารถรักษาประสิทธิภาพการป้องกันการเกิดหลุม-ได้อย่างเสถียร เมื่อคุณภาพน้ำเกินมาตรฐานชั่วคราว
ประการที่สี่ ปรับรอบการตรวจสอบแบบไดนามิกตามค่าเผื่อการกัดกร่อนที่สงวนไว้ สำหรับท่อความร้อนที่มีค่าเผื่อการกัดกร่อนสูงที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ให้ใช้การตรวจจับความหนาอัลตราโซนิกแบบออนไลน์ครึ่ง-ต่อปี เมื่อความหนาของผนังที่เหลือจริงใกล้เคียงกับค่าเกณฑ์การออกแบบหลังจากหักค่าเผื่อที่สงวนไว้ครึ่งหนึ่งแล้ว ให้ลดรอบการตรวจสอบและเตรียมชิ้นส่วนล่วงหน้า หากอัตราการทำให้ผนังบางลงในแต่ละปีตามจริงสูงกว่าค่าที่คาดการณ์ไว้ในการออกแบบเบื้องต้นอย่างมีนัยสำคัญ ให้แก้ไขระดับการกัดกร่อนของสภาพการทำงานและปรับมาตรฐานค่าเผื่อสำหรับอุปกรณ์ใหม่ในภายหลังให้เหมาะสม
การตรวจสอบติดตามระยะยาว-แสดงให้เห็นว่าท่อทำความร้อนที่ออกแบบโดยมีค่าเผื่อการกัดกร่อนอย่างเป็นระดับและระยะขอบด้านความปลอดภัยสามารถทำงานได้อย่างปลอดภัยตลอดวงจรชีวิตการออกแบบโดยไม่มีอุบัติเหตุการแตกร้าวของโครงสร้าง แม้ภายใต้คุณภาพน้ำเป็นครั้งคราวเหนือ-ความผันผวนของมาตรฐานและอุณหภูมิ ในทางตรงกันข้าม ท่อทำความร้อนที่ไม่มีค่าเผื่อการกัดกร่อนที่สงวนไว้ มักจะประสบกับการเจาะเฉพาะที่ภายใน 4 ถึง 7 ปีภายใต้สภาวะการกัดกร่อนที่รุนแรง โดยสรุป การตั้งค่าเผื่อการกัดกร่อนตามระดับสิ่งแวดล้อม การเสริมความหนาเฉพาะจุดที่มีความเสี่ยงสูง- การสำรองขอบด้านความปลอดภัยหลายพารามิเตอร์- และการตรวจสอบความหนาเป็นระยะที่ตรงกัน สามารถสร้างระบบการป้องกันความปลอดภัยการออกแบบที่สมบูรณ์แบบได้ การออกแบบขอบป้องกันการกัดกร่อน-ที่สมเหตุสมผลไม่เพียงแต่หลีกเลี่ยง-ต้นทุนการออกแบบที่มากเกินไป แต่ยังป้องกันความเสี่ยงของการกัดกร่อนเฉพาะที่ที่ไม่สามารถคาดเดาได้และการเบี่ยงเบนพารามิเตอร์การทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยให้มั่นใจในความสมบูรณ์ของโครงสร้างและ-การทำงานที่ปลอดภัยในระยะยาวของท่อทำความร้อนที่ทำจากสเตนเลสสตีล 316 ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนทางอุตสาหกรรมที่รุนแรงต่างๆ
