Kavitaatioeroosion tunkeutumishäiriö viittaa paikalliseen paineen laskuun putkilinjan sisällä, joka johtuu liiallisesta virtausnopeudesta, äkillisestä kuristuksesta ja pumpun tulon alipaineesta. Prosessiväliaine höyrystyy muodostaen suuren määrän pieniä tyhjökuplia. Nämä kuplat liikkuvat nesteen mukana ja romahtavat rajusti heti kun ne saapuvat korkean paineen alueelle. Voimakkaat mikroiskuaallot ja nopeat -mikrosuihkuiskut iskevät toistuvasti putken sisäseinän pintaan murskaamalla kromi{5}}rikkaan passiivisen suojakalvon. Jatkuva iskuväsymys johtaa tiheisiin koveroihin kuoppiin metallimatriisiin. Pitkäaikaisessa syklisessä kuplan romahdusiskussa kuopat syvenevät säteittäisesti, kunnes putken seinämä läpäisee, mikä laukaisee väliaineen vuotamisen. Tämä vika esiintyy pääasiassa pumpun tuloaukkojen, venttiilin kuristusosien ja lämmityskiertojärjestelmien putkilinjojen äkillisen laajenemisen lähellä.
1. Bubble Generation Collapse and Impact Damage Mechanism
Kun paikallinen paine on alhaisempi kuin väliaineen kylläisen höyryn paine, neste välähtää höyryksi muodostaen kavitaatiokuplia. Kun kuplat virtaavat korkeapaineisille-alueille, ne puristuvat ja räjähtävät mikrosekunnissa. Räjähdys saa aikaan voimakkaan hydraulisen iskun ja mikrosuihkun, joka osuu putken seinämään, tuhoaen suoraan passiivikalvon ja aiheuttaen epäjaloa metallia plastisen väsymismuodonmuutoksen. Uusi passiivinen kalvo ei voi muodostua ajoissa jatkuvassa iskussa, ja pistevauriot kerääntyvät nopeasti. Toisin kuin perinteinen eroosio-korroosio yhdistettynä kemialliseen korroosioon, kavitaatioeroosio perustuu pääasiassa mekaanisen iskun väsymisvaurioihin, ja kemiallinen korroosio toimii vain apuvälineenä kiihdyttävänä tekijänä.
2. Tyypilliset kavitaatiovaurioille alttiit asennot
Pumpun tuloaukon suorat putkiosat, jotka ovat alttiita alipaineelle ja höyrystymiselle riittämättömässä nestetasossa;
Kaasuventtiilien, suutinlevyjen ja säätöventtiilien alavirran putkiosat, joissa painehäviö on jyrkkä;
Äkilliset paisuntaputkiosat, joissa tapahtuu virtauksen erottelu ja paikallinen paineen aleneminen;
Kyynärpään sisäkaari, jossa on turbulenttinen pyörteiden muodostus ja osittainen paineen vaihtelu;
Pitkän-etäisyyden putkilinjan huippupisteet, joissa kaasu kerääntyy ja pahentaa epävakaata paineen pulsaatiota.
3. Kavitaatiohäiriötä kiihdyttävät ydintä aiheuttavat tekijät
Pumpun asennuskorkeus on liian korkea, ja tehokas nettopositiivinen imupää ei täytä suunnitteluvaatimuksia;
Järjestelmän virtaus ylittää mitoitusarvon, mikä johtaa liialliseen virtausnopeuteen ja paikalliseen painehäviöön;
Venttiilin pitkäaikainen-pienen aukeamisen kuristustoiminto, joka johtaa vakavaan paine-eroon ja leimahdushöyryyn;
Putkilinjasta puuttuu puskurisäiliöitä ja paineenvakautuslaitteita paineenvaihteluiden hillitsemiseksi;
Keskilämpötila on liian korkea, mikä pienentää kylläisen höyryn paineen kynnystä ja tekee kavitaatiosta helpomman laukaista.
4. Täydelliset-Linkkien eston ja hallinnan tekniset toimenpiteet
① Optimoi pumpun asettelu ja lisää tulonesteen tasoa varmistaaksesi riittävän NPSH:n välttääksesi imu{0}}puoleisen tyhjiöhöyrystyksen
Poista kavitaatiolähde laitteen suunnittelupäästä.
② Ohjaa putkilinjan virtausta tiukasti suunnitellulla alueella ja kiellä pitkäaikainen-pieni-aukkoinen säätöventtiilien kuristus
Vähennä painehäviötä ja kuplien muodostusta virtausreitillä.
③ Lisää painepuskurisäiliöt ja virtauksen tasausrakenteet äkilliseen laajenemiseen ja venttiilin myötävirtaan
Stabiloi virtauskenttä ja rajoita paikallisia matalapaineisia{0}}pyörteitä.
④ Sopivasti alhaisempi väliaineen käyttölämpötila nostaa kuljetusnesteen kylläisen höyryn painetta
Paranna putkijärjestelmän anti-kavitaatiotyömarginaalia.
⑤ Suorita säännöllisesti seinämän paksuuden ultraäänimittaus pumpun tuloaukossa ja kurista herkkiä osia
Vaihda vakavasti vaurioituneet putkenosat ennen läpi{0}}seinän rei'itystä.
5. Ennaltaehkäisyvaikutusten vertailutaulukko
表格
| Järjestelmän asettelu ja toimintatila | Kavitaatioeroosioriski | Sovellusehdotus |
|---|---|---|
| Riittämätön pumpun imumarginaali + pitkäaikainen-pienen venttiilin kuristus + ei painepuskurointia | Jatkuvan käytön jälkeen ilmaantuu tiheitä kavitaatiokuoppia ja tunkeutumisvuotoa | Säädä pumpun asennuskorkeutta ja lisää puskurin paineen stabilointilaitteet |
| Vakiopumpun imurakenne + standardoitu venttiilin toiminta + virtauskentän optimointimuunnos | Estää tehokkaasti kuplien muodostumista ja iskun väsymisvaurioita | Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen kiertolämmitysputkijärjestelmien vakioasetelma |
| Anti-kavitaatiorakenteen optimointi + reaaliaikainen paineenvalvonta- + neljännesvuosittainen paksuustarkastus | Äärimmäisen pieni piilotettu iskunrei'itysvaara ja suunnittelematon tuotantopysähdys | Suositeltu kaava suuriin kiertovesiputkiverkkoprojekteihin kemianteollisuuspuistoissa |
Johtopäätös
316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmitysputken kavitaatioeroosiota aiheuttaa keskipitkän höyrystymiskuplan romahdusisku paikallisessa matalassa paineessa, mikä tuhoaa mekaanisesti putken seinämän passivointikerroksen ja muodostaa väsymispisteläpäisyn. Keskeisiä ehkäisytoimenpiteitä ovat pumpun imutyöolosuhteiden optimointi, venttiilin ja virtauksen toimintaparametrien standardointi, paineenvakautus- ja virtaustasauslaitteiden lisääminen, väliaineen lämpötilan järkevä hallinta ja tärkeimpien paineenvaihteluosien säännöllisen paksuuden tarkastuksen vahvistaminen. Koko-prosessin suljetun piirin -järjestelmän layout-suunnittelun, laiteparametrien asettamisen ja päivittäisen toiminnan valvonnan hallinta voi estää putkistojen vuodot ja laitevauriot, jotka aiheutuvat 316 ruostumattomasta teräksestä valmistetun lämmityspaineputken kavitaatioeroosiosta.
