Kavitasyon erozyonu penetrasyon arızası, aşırı akış hızı, ani kısılma ve pompa girişi negatif basıncından kaynaklanan boru hattı içindeki yerel basınç düşüşünü ifade eder. Proses ortamı buharlaşarak çok sayıda küçük vakum kabarcığı oluşturur. Bu kabarcıklar sıvıyla birlikte hareket eder ve yüksek-basınç bölgesine girerken anında şiddetli bir şekilde çöker. Yoğun mikro şok dalgaları ve yüksek-hızlı mikro jet etkisi, borunun iç duvar yüzeyini tekrar tekrar vurarak krom-zengin pasif koruyucu filmi ezer. Sürekli darbe yorgunluğu, metal matris üzerinde yoğun içbükey oyukların oluşmasına neden olur. Uzun-dönemli döngüsel kabarcık çökmesi etkisiyle çukurlar, boru duvarı delininceye kadar radyal olarak derinleşir ve orta düzeyde sızıntıyı tetikler. Bu arıza esas olarak pompa girişlerinin yakınında, vana kısma bölümlerinde ve ısıtma sirkülasyon sistemlerinin boru hattındaki ani genişleme konumlarında meydana gelir.
1. Kabarcık Üretimi Çökme ve Darbe Hasar Mekanizması
Yerel basınç, ortamın doymuş buhar basıncından düşük olduğunda, sıvı, kavitasyon kabarcıkları oluşturmak üzere buhara dönüşür. Kabarcıklar yüksek-basınçlı alanlara akarken, mikrosaniyeler içinde sıkışıp patlarlar. Patlama, boru duvarına çarpan güçlü bir hidrolik şok ve mikro jet üreterek pasif filmi doğrudan tahrip eder ve ana metalde plastik yorulma deformasyonuna neden olur. Sürekli darbe altında yeni pasif film zamanında oluşamaz ve çukurlaşma hasarı hızla birikir. Kimyasal korozyonla birleşen geleneksel erozyon-korozyonundan farklı olarak, kavitasyon erozyonu temel olarak mekanik darbeli yorulma hasarına dayanır ve kimyasal korozyon yalnızca yardımcı bir hızlandırıcı faktör olarak hizmet eder.
2. Kavitasyon Hasarına Eğilimli Tipik Konumlar
Pompa girişindeki düz boru bölümleri yetersiz sıvı seviyesinde negatif basınca ve buharlaşmaya eğilimlidir;
Keskin basınç düşüşüne sahip kısma vanalarının, orifis plakalarının ve ayar vanalarının aşağı akışlı boru bölümleri;
Akış ayrılmasının ve yerel basınç düşüşünün meydana geldiği ani genleşme boru bölümleri;
Türbülanslı girdap oluşumu ve kısmi basınç dalgalanması olan dirsek iç arkı;
Gazın biriktiği ve dengesiz basınç titreşimini kötüleştirdiği uzun-mesafeli boru hattı yüksek noktaları.
3. Kavitasyon Arızasını Hızlandıran Temel İndükleyici Faktörler
Pompa kurulumunun yüksekliği çok yüksek ve etkili net pozitif emme yüksekliği tasarım gereksinimlerini karşılayamıyor;
Sistem akışı nominal tasarım değerini aşıyor, bu da aşırı akış hızına ve yerel basınç kaybına neden oluyor;
Valfın uzun vadeli küçük açıklıklı kısma işlemi, ciddi basınç farkına ve ani buharlaşmaya neden olur;
Boru hattı yerleşiminde, basınç dalgalanmasını bastıracak tampon tankları ve basınç stabilizasyon ekipmanı bulunmuyor;
Ortam sıcaklığı çok yüksek, doymuş buhar basıncı eşiğini düşürüyor ve kavitasyonun tetiklenmesini kolaylaştırıyor.
4. Tam-Bağlantı Önleme ve Kontrol Teknik Önlemleri
① Emme-tarafındaki vakum buharlaşmasını önlemek amacıyla yeterli NPSH'yi garanti etmek için pompa düzenini optimize edin ve giriş sıvısı seviyesini artırın
Ekipman tasarımı sonunda kavitasyon kaynağını ortadan kaldırın.
② Tasarlanan aralık dahilinde boru hattı akışını sıkı bir şekilde kontrol edin ve düzenleme vanalarının uzun-vadeli küçük{-açılma kısmalarını yasaklayın
Akış yolundaki basınç düşüşünü ve kabarcık oluşumu koşullarını azaltın.
③ Ani genleşme ve vana çıkış konumlarında basınç tampon tankları ve akış dengeleme yapıları ekleyin
Akış alanını stabilize edin ve yerel düşük{0}}basınçlı girdap alanlarını sınırlayın.
④ Taşıma sıvısının doymuş buhar basıncını yükseltmek için ortam çalışma sıcaklığını uygun şekilde düşürün
Boru hattı sisteminin-kavitasyon önleme çalışma marjını iyileştirin.
⑤ Pompa girişinde ve hassas bölümlerin kısılmasında düzenli olarak ultrasonik duvar kalınlığı tespiti yapın
Ciddi şekilde etkilenmiş boru bağlantılarını duvarda-delinmeden önce değiştirin.
5. Önleme Etkisi Karşılaştırma Tablosu
表格
| Sistem Düzeni ve Çalışma Modu | Kavitasyon Erozyon Riski | Uygulama Önerisi |
|---|---|---|
| Yetersiz pompa emme marjı + uzun-vadeli küçük valf kısılması + basınç tamponlaması yok | Sürekli çalışma sonrasında yoğun kavitasyon çukurları ve penetrasyon sızıntısı ortaya çıkıyor | Pompa kurulum yüksekliğini ayarlayın ve tampon basıncı stabilizasyon tesisleri ekleyin |
| Standart pompa emiş tasarımı + standartlaştırılmış valf çalışması + akış alanı optimizasyon dönüşümü | Kabarcık oluşumunu etkili bir şekilde bastırın ve yorulma hasarını etkileyin | Sirkülasyonlu ısıtma paslanmaz çelik boru hattı sistemleri için standart yerleşim özellikleri |
| -Kavitasyon önleyici yapısal optimizasyon + gerçek-zamanlı basınç izleme + üç ayda bir kalınlık denetimi | Son derece düşük gizli darbe delinmesi tehlikesi ve plansız üretim durması tehlikesi | Kimya endüstrisi parklarındaki büyük sirkülasyonlu ısıtma borusu ağı projeleri için tercih edilen şema |
Çözüm
316 paslanmaz çelik ısıtma borusu kavitasyon erozyonu, yerel düşük basınç altında orta buharlaşma kabarcığı çökme etkisi ile indüklenir, bu da boru duvarı pasivasyon katmanını mekanik olarak tahrip eder ve yorulma çukurluğu penetrasyonu oluşturur. Temel önleme tedbirleri arasında pompa emme çalışma koşullarının optimize edilmesi, vana ve akış çalışma parametrelerinin standartlaştırılması, basınç stabilizasyonu ve akış dengeleme cihazlarının eklenmesi, orta sıcaklığın makul şekilde kontrol edilmesi ve önemli basınç dalgalanma bölümlerinin periyodik kalınlık muayenesinin güçlendirilmesi yer alır. Sistem düzeni tasarımının tüm-süreç kapalı-döngü yönetimi, ekipman parametre ayarı ve günlük çalışma denetimi, 316 paslanmaz çelik ısıtma basıncı boru hatlarının kavitasyon erozyonundan kaynaklanan boru hattı sızıntısını ve ekipman hasarı kazalarını önleyebilir.
