Erozja kawitacyjna występuje głównie w układach cyrkulacji cieczy o dużej prędkości przepływu, wahaniach ciśnienia i dwufazowym mieszaniu-cieczy. Kiedy lokalne ciśnienie cieczy spadnie poniżej ciśnienia pary nasyconej, natychmiast tworzą się liczne drobne pęcherzyki pary. Pęcherzyki te gwałtownie zapadają się w momencie powrotu ciśnienia, generując-mikrostrugi o dużej prędkości i intensywne fale uderzeniowe, które stale uderzają w powierzchnię rury. Folia pasywna zostaje usunięta, a matryca ulega uszkodzeniom zmęczeniowym plastycznym, tworząc na ściance rury wgłębienia przypominające plaster miodu. Przy długotrwałej pracy wgłębienia łączą się i penetrują ścianę, powodując wyciek medium. Uszkodzenia kawitacyjne charakteryzują się skoncentrowaną lokalną utratą materiału i brakiem oczywistych zewnętrznych źródeł korozji.
1. Mikroskopijny mechanizm uszkodzeń kawitacyjnych
Kiedy przepływające medium przechodzi przez nagłe skurcze, zakręty lub obszary-niskiego ciśnienia, lokalne ciśnienie szybko spada, a ciecz odparowuje, tworząc dużą liczbę pęcherzyków kawitacyjnych. Gdy płyn dostanie się do strefy-wysokiego ciśnienia, pęcherzyki implodują w ciągu mikrosekund. Implozja powoduje wyzwolenie potężnego wstrząsu hydraulicznego i-ultra drobnych strumieni cieczy uderzających w metalową powierzchnię. Powtarzające się uderzenia powodują cykliczne naprężenia ściskające i rozciągające na podłożu, co prowadzi do inicjacji pęknięć zmęczeniowych pod powierzchnią materiału. Pasywna warstwa tlenku chromu pęka i złuszcza się w sposób ciągły. Jony korozyjne zawarte w cieczy wnikają w pęknięcia, łącząc zmęczenie mechaniczne z korozją elektrochemiczną, przyspieszając rozszerzanie się wżerów. W końcu gęste wgłębienia łączą się, tworząc-otwory w ścianach i powodują awarie sprzętu.
2. Typowe stanowiska podatne na erozję kawitacyjną
Sekcje wlotowe połączone bezpośrednio z wylotami pomp przy drastycznych zmianach ciśnienia;
Odcinki kolanek, reduktorów i rur o nagłym rozprężeniu, w których następuje gwałtowna zmiana pola przepływu;
Linia poziomu cieczy rur grzewczych z naprzemiennym zanurzeniem w cieczy i fazie gazowej;
Obszary o słabej równomierności przepływu i lokalnych martwych strefach wirowych;
Powierzchnia rury w pobliżu zaworów dławiących, gdzie ciśnienie gwałtownie spada.
3. Główne czynniki przyspieszające
Nadmierny wznios pompy i natężenie przepływu prowadzące do gwałtownych wahań ciśnienia;
Zbyt wysoka temperatura cieczy obniżająca prężność pary nasyconej i sprzyjająca tworzeniu się pęcherzyków;
Duża ilość rozpuszczonego powietrza zmieszana z krążącą cieczą;
Szorstka powierzchnia rury i wady spawalnicze służące jako miejsca zarodkowania pęcherzyków;
Niewłaściwy układ rurociągu z częstymi nagłymi zmianami średnicy rury i kierunku przepływu.
4. Wielowymiarowe-całościowe-środki techniczne zapobiegające linkom
① Zoptymalizuj strukturę rurociągu, aby zapewnić płynne przejście przepływu
Aby wyeliminować nagły spadek ciśnienia, używaj kolanek ze stopniową redukcją i przejścia łukowego zamiast ostrych-zakrętów pod kątem prostym.
② Dostosuj parametry pracy, aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków
Rozsądnie kontroluj temperaturę medium i częstotliwość pracy pompy, aby uniknąć spadku ciśnienia poniżej ciśnienia parowania.
③ Zainstaluj urządzenia wyciągowe w celu usunięcia rozpuszczonego gazu
W najwyższych punktach systemu należy ustawić automatyczne zawory wydechowe, aby usunąć nagromadzone powietrze i ograniczyć źródła zarodkowania pęcherzyków.
④ Popraw wykończenie powierzchni rur grzewczych
Zastosuj elektropolerowanie, aby zredukować mikro-wżery na powierzchni i zapobiec początkowemu tworzeniu się pęcherzyków kawitacyjnych.
⑤ Wzmocnij lokalną odporność na zużycie powierzchni
Wykonaj napawanie laserowe lub azotowanie w obszarach-kawitacji wysokiego ryzyka, aby poprawić-skuteczność zmęczenia udarowego.
5. Tabela porównawcza skutków zapobiegania
表格
| Tryb rurociągu i działania | Ryzyko erozji kawitacyjnej | Zalecany plan optymalizacji |
|---|---|---|
| Ostre przejście rurociągu + wysoki przepływ w wysokiej temperaturze | Szybka perforacja w kształcie plastra miodu | Zrestrukturyzuj rurociąg i dodaj urządzenia wyciągowe |
| Płynny układ przepływu + okresowy wydech + ograniczenie parametrów | Skutecznie hamują uszkodzenia kawitacyjne | Standardowy schemat konwencjonalnego systemu ogrzewania obiegowego |
| Obróbka wzmacniająca powierzchnię + zarządzanie odpowietrzaniem | Minimalna tendencja do erozji kawitacyjnej | Preferowana opcja: wylot pompy i przepustnica w pobliżu sprzętu |
Wniosek
Erozja kawitacyjna rur grzewczych 316 ma swoje źródło w uszkodzeniach udarowych wywołanych okresowym powstawaniem i zapadaniem się pęcherzyków. Podstawowe pomysły na zapobieganie obejmują optymalizację konstrukcji kanału przepływowego w celu ustabilizowania ciśnienia, usunięcie rozpuszczonego gazu z medium, ograniczenie temperatury roboczej i prędkości przepływu oraz wyeliminowanie punktów zarodkowania defektów powierzchniowych. Kompleksowa transformacja projektu rurociągu i ujednolicona obsługa procesu mogą zasadniczo wyeliminować-ryzyko wycieków przez ściany spowodowane erozją kawitacyjną.
