Kavitační eroze se vyskytuje hlavně v systémech s cirkulací kapalin s vysokou rychlostí proudění, kolísáním tlaku a dvoufázovým směšováním -kapalin-. Když místní tlak kapaliny klesne pod tlak nasycených par, okamžitě se vytvoří četné drobné bublinky páry. Tyto bubliny se prudce zhroutí v okamžiku, kdy se tlak obnoví, a generují vysokorychlostní mikrotrysky a intenzivní rázové vlny, které nepřetržitě dopadají na povrch trubky. Pasivní fólie se stáhne a matrice utrpí plastické poškození únavou, čímž se na stěně trubky vytvoří voštinové výřezy. Při delším provozu se jímky propojují a pronikají do stěny, což způsobuje únik média. Kavitační poškození se vyznačuje koncentrovanou lokální ztrátou materiálu a bez zjevných externích zdrojů koroze.
1. Mikroskopický kavitační mechanismus poškození
Když proudící médium prochází náhlou kontrakcí, ohybem nebo oblastmi nízkého tlaku, místní tlak rychle klesá a kapalina se vypařuje a vytváří velké množství kavitačních bublin. Jakmile tekutina vstoupí do vysokotlaké-zóny, bubliny během mikrosekund implodují. Imploze uvolňuje silný hydraulický ráz a ultra-jemné proudy kapaliny narážející na kovový povrch. Opakovaný náraz vyvolává cyklické tlakové a tahové napětí na podkladu, což vede k iniciaci únavové trhliny pod povrchem materiálu. Pasivní film oxidu chromitého se neustále láme a odlupuje. Korozivní ionty v kapalině pronikají do trhlin a spojují mechanickou únavu s elektrochemickou korozí, aby se urychlila expanze důlku. Nakonec se husté dutiny spojí a vytvoří otvory ve stěně- a způsobí selhání zařízení.
2. Typické polohy náchylné ke kavitační erozi
Vstupní sekce přímo spojené s výstupy čerpadla s drastickými změnami tlaku;
Úseky kolen, redukce a náhlé expanze potrubí, kde se prudce mění proudové pole;
Linie hladiny kapaliny topných trubek se střídavým ponořením kapaliny a parní fáze;
Oblasti se špatnou rovnoměrností proudění a místními vírovými mrtvými zónami;
Povrch trubky v blízkosti škrticích ventilů, kde tlak prudce klesá.
3. Hlavní urychlující indukující faktory
Nadměrný zdvih čerpadla a průtok vedoucí k prudkému kolísání tlaku;
Příliš vysoká teplota kapaliny snižuje tlak nasycených par a podporuje tvorbu bublin;
Velké množství rozpuštěného vzduchu se mísí v cirkulující kapalině;
Hrubý povrch trubek a defekty svařování sloužící jako místa nukleace bublin;
Nesprávné uspořádání potrubí s častými náhlými změnami průměru potrubí a směru proudění.
4. Technická opatření k prevenci více-celého-odkazu
① Optimalizujte strukturu potrubí pro hladký přechod toku
Použijte postupné zmenšování a obloukové přechodové kolena namísto ostrých pravoúhlých-ohybů, abyste eliminovali náhlý pokles tlaku.
② Upravte provozní parametry pro potlačení tvorby bublin
Přiměřeně kontrolujte teplotu média a provozní frekvenci čerpadla, abyste zabránili poklesu tlaku pod tlak odpařování.
③ Nainstalujte odsávací zařízení k odstranění rozpuštěného plynu
Nastavte automatické výfukové ventily v nejvyšších bodech systému, abyste vypustili nahromaděný vzduch a omezili zdroje nukleace bublin.
④ Zlepšete povrchovou úpravu topných trubek
Proveďte elektrolytické leštění, abyste snížili povrchové mikro-prohlubně a omezili počáteční tvorbu kavitačních bublin.
⑤ Posilte místní odolnost proti opotřebení povrchu
Provádějte laserové opláštění nebo nitridační ošetření na vysoce -rizikových kavitačních místech, abyste zvýšili účinnost proti-únavě při nárazu.
5. Srovnávací tabulka účinku prevence
表格
| Potrubí a provozní režim | Riziko kavitační eroze | Doporučený plán optimalizace |
|---|---|---|
| Ostrý přechod potrubí + vysoká teplota vysoký průtok | Rychlá voštinová důlková perforace | Rekonstruovat potrubí a přidat odsávací zařízení |
| Plynulé rozložení průtoku + periodický výfuk + omezení parametrů | Účinně brání kavitačnímu poškození | Standardní schéma konvenčního cirkulačního topného systému |
| Úprava zpevnění povrchu + řízení odvzdušnění | Minimální tendence ke kavitační erozi | Upřednostňovaná možnost výstupu čerpadla a škrticí klapky poblíž zařízení |
Závěr
Kavitační eroze 316 topných trubic pochází z poškození otřesem vyvolaného periodickou tvorbou bublin a kolapsem. Hlavní myšlenky prevence jsou optimalizace konstrukce průtokového kanálu pro stabilizaci tlaku, odstranění rozpuštěného plynu z média, omezení provozní teploty a rychlosti proudění a eliminace míst tvorby zárodků povrchových defektů. Komplexní transformace návrhu potrubí a standardizovaný procesní provoz mohou zásadně eliminovat-rizika průsaků stěn způsobených kavitační erozí.
