فرسایش حفره ای عمدتاً در سیستم های گردش مایع با سرعت جریان بالا، نوسان فشار و اختلاط گازی-مایع دو فاز- رخ می دهد. هنگامی که فشار مایع موضعی به زیر فشار بخار اشباع میرسد، فوراً حبابهای ریز متعدد بخار تشکیل میشوند. این حبابها در لحظه بازیابی فشار به شدت فرو میریزند و-میکرجتهای پرسرعت و امواج ضربهای شدید ایجاد میکنند که به طور مداوم بر سطح لوله تأثیر میگذارند. فیلم غیرفعال کنده می شود و ماتریس دچار آسیب خستگی پلاستیکی می شود و حفره های لانه زنبوری روی دیواره لوله ایجاد می کند. با کار طولانی، گودال ها به یکدیگر متصل می شوند و به دیوار نفوذ می کنند و باعث نشتی متوسط می شوند. آسیب کاویتاسیون دارای تلفات محلی متمرکز و بدون منابع خوردگی خارجی آشکار است.
1. مکانیسم آسیب کاویتاسیون میکروسکوپی
هنگامی که محیط جاری از انقباض ناگهانی، خم شدن یا مناطق کم فشار عبور می کند، فشار موضعی به سرعت کاهش می یابد و مایع تبخیر می شود و تعداد زیادی حباب حفره ایجاد می کند. هنگامی که سیال وارد یک ناحیه فشار بالا می شود، حباب ها در عرض میکروثانیه منفجر می شوند. این انفجار شوک هیدرولیکی قوی و جتهای{4} بسیار ظریف مایع را آزاد میکند که به سطح فلز برخورد میکنند. ضربه مکرر باعث ایجاد تنش فشاری و کششی چرخه ای بر روی بستر می شود که منجر به شروع ترک خستگی در زیر سطح مواد می شود. فیلم غیرفعال اکسید کروم به طور مداوم شکسته و جدا می شود. یون های خورنده در مایع به ترک ها حمله می کنند و خستگی مکانیکی را با خوردگی الکتروشیمیایی جفت می کنند تا انبساط گودال را تسریع کنند. در نهایت، حفرههای متراکم به هم متصل میشوند تا از طریق سوراخهای-دیوار تشکیل شوند و باعث خرابی تجهیزات شوند.
2. موقعیت های معمولی آسیب پذیر به فرسایش حفره ای
بخش های ورودی به طور مستقیم به خروجی های پمپ با تغییرات فشار شدید متصل می شوند.
بخش های زانویی، کاهنده و لوله انبساط ناگهانی که میدان جریان به طور ناگهانی تغییر می کند.
خط لوله های گرمایش سطح مایع با غوطه وری مایع و فاز بخار متناوب؛
مناطق با یکنواختی جریان ضعیف و مناطق مرده گرداب محلی.
سطح لوله در نزدیکی دریچه های گاز که در آن فشار به شدت کاهش می یابد.
3. عوامل تسریع کننده اصلی
افزایش بیش از حد پمپ و سرعت جریان که منجر به نوسان شدید فشار می شود.
دمای بیش از حد مایع که فشار بخار اشباع را کاهش می دهد و تولید حباب را افزایش می دهد.
مقدار زیادی هوای محلول مخلوط شده در مایع در گردش؛
سطح لوله ناهموار و عیوب جوشکاری که به عنوان مکان های هسته سازی حباب عمل می کنند.
طرح نادرست خط لوله با تغییرات ناگهانی مکرر در قطر لوله و جهت جریان.
4. اقدامات فنی چند بعدی-کلی{2}}پیشگیری پیوند
① ساختار خط لوله را برای انتقال جریان روان بهینه کنید
برای از بین بردن افت فشار ناگهانی، از زانوهای کاهش تدریجی و انتقال قوس به جای انحناهای تیز{0}راست استفاده کنید.
② پارامترهای عملیاتی را برای سرکوب تشکیل حباب تنظیم کنید
دمای متوسط و فرکانس کار پمپ را به طور منطقی کنترل کنید تا فشار کمتر از فشار تبخیر نشود.
③ دستگاه های اگزوز را برای حذف گاز محلول نصب کنید
برای تخلیه هوای انباشته شده و کاهش منابع هستهزایی حباب، دریچههای اگزوز خودکار را در نقاط بالای سیستم تنظیم کنید.
④ بهبود سطح لوله های گرمایش
برای کاهش ریز{0}}حفرههای سطحی و مهار تولید حبابهای حفرهای اولیه، پرداخت الکتریکی را اجرا کنید.
⑤ مقاومت در برابر سایش سطح محلی را تقویت کنید
روکش لیزری یا درمان نیتریدینگ را در مناطق{0}درخطر کاویتاسیون بالا انجام دهید تا عملکرد خستگی ضد ضربه-را افزایش دهید.
5. جدول مقایسه اثر پیشگیری
表格
| خط لوله و حالت عملیات | خطر فرسایش حفره ای | طرح بهینه سازی پیشنهادی |
|---|---|---|
| انتقال تیز خط لوله + جریان بالا با دمای بالا | سوراخ شدن سریع لانه زنبوری | بازسازی خط لوله و اضافه کردن امکانات اگزوز |
| طرح جریان صاف + اگزوز دوره ای + محدودیت پارامتر | به طور موثر آسیب کاویتاسیون را مهار می کند | طرح استاندارد سیستم گرمایش گردشی معمولی |
| درمان تقویت سطح + مدیریت هوازدایی | حداقل تمایل به فرسایش حفره ای | گزینه ترجیحی خروجی پمپ و تجهیزات نزدیک گاز |
نتیجه گیری
فرسایش حفره ای 316 لوله گرمایشی از آسیب شوک ناشی از تولید دوره ای حباب و فروپاشی سرچشمه می گیرد. ایده های اصلی پیشگیری عبارتند از بهینه سازی طراحی کانال جریان برای تثبیت فشار، حذف گاز محلول از محیط، محدود کردن دمای عملیاتی و سرعت جریان، و حذف نقاط هسته زایی نقص سطح. دگرگونی جامع طراحی لولهکشی و عملیات استاندارد شده فرآیند میتواند از طریق{3}}خطرات نشت دیوار ناشی از فرسایش حفرهای اساساً از بین برود.
