Il fallimento della penetrazione dell'erosione da cavitazione si riferisce alla caduta di pressione locale all'interno della tubazione causata da un'eccessiva velocità del flusso, da una strozzatura improvvisa e da una pressione negativa sull'ingresso della pompa. Il mezzo di processo vaporizza per formare un gran numero di minuscole bolle di vuoto. Queste bolle si muovono insieme al fluido e collassano violentemente all'istante quando si entra in una regione ad alta-pressione. Le intense microonde d'urto e l'impatto di microgetti ad alta-velocità colpiscono ripetutamente la superficie della parete interna del tubo, schiacciando la pellicola protettiva passiva-ricca di cromo. La fatica da impatto continuo porta a dense cavità concave sulla matrice metallica. Con l'impatto del collasso ciclico delle bolle a lungo termine-, gli alveoli si approfondiscono radialmente fino a penetrare la parete del tubo, innescando una perdita media. Questo guasto si verifica principalmente in prossimità degli ingressi delle pompe, delle sezioni di strozzamento delle valvole e delle posizioni di espansione improvvisa delle tubazioni dei sistemi di circolazione del riscaldamento.
1. Meccanismo di collasso della generazione di bolle e danno da impatto
Quando la pressione locale è inferiore alla pressione di vapore saturo del mezzo, il liquido si trasforma in vapore formando bolle di cavitazione. Quando le bolle fluiscono nelle aree ad alta-pressione, si comprimono e implodono in pochi microsecondi. L'implosione produce un potente shock idraulico e un microgetto che colpisce la parete del tubo, distruggendo direttamente la pellicola passiva e provocando la deformazione per fatica plastica del metallo di base. La nuova pellicola passiva non può formarsi tempestivamente sotto colpi continui e i danni da vaiolatura si accumulano rapidamente. A differenza dell'erosione-corrosione convenzionale abbinata alla corrosione chimica, l'erosione da cavitazione si basa principalmente sul danno da fatica da impatto meccanico, con la corrosione chimica che funge solo da fattore di accelerazione ausiliario.
2. Posizioni tipiche soggette a danni da cavitazione
Sezioni di tubo diritte di ingresso della pompa soggette a pressione negativa e vaporizzazione in condizioni di livello del liquido insufficiente;
Sezioni di tubazione a valle di valvole a farfalla, diaframmi e valvole di regolazione con forti perdite di carico;
Segmenti di tubi di espansione improvvisi in cui si verificano la separazione del flusso e la riduzione locale della pressione;
Arco interno del gomito con generazione di vortici turbolenti e fluttuazione parziale della pressione;
Punti più alti di gasdotti a lunga distanza- in cui il gas si accumula e aggrava la pulsazione di pressione instabile.
3. Fattori fondamentali che inducono l'accelerazione del fallimento della cavitazione
L'altitudine di installazione della pompa è troppo elevata e l'effettiva altezza di aspirazione netta positiva non soddisfa i requisiti di progettazione;
Il flusso del sistema supera il valore nominale di progettazione, con conseguente velocità del flusso eccessiva e perdita di pressione locale;
Operazione di strozzamento con apertura ridotta a lungo termine-della valvola che comporta una notevole differenza di pressione e vaporizzazione flash;
Il layout della pipeline è privo di serbatoi tampone e di apparecchiature di stabilizzazione della pressione per sopprimere le fluttuazioni di pressione;
La temperatura del mezzo è troppo alta, riducendo la soglia della pressione del vapore saturo e facilitando l'attivazione della cavitazione.
4. Misure tecniche di prevenzione e controllo-del collegamento completo
① Ottimizzare il layout della pompa e aumentare il livello del liquido in ingresso per garantire un NPSH sufficiente ad evitare la vaporizzazione sotto vuoto sul lato di aspirazione-
Eliminare la fonte di cavitazione nella parte finale della progettazione dell'apparecchiatura.
② Controllare rigorosamente il flusso della tubazione entro l'intervallo progettato e vietare la limitazione dell'apertura-piccola-a lungo termine delle valvole di regolazione
Ridurre la caduta di pressione e le condizioni di generazione di bolle nel percorso del flusso.
③ Aggiungere serbatoi di accumulo a pressione e strutture di equalizzazione del flusso in caso di espansione improvvisa e posizioni della valvola a valle
Stabilizzare il campo di flusso e limitare le aree locali di vortici-a bassa pressione.
④ Abbassare opportunamente la temperatura operativa del mezzo per aumentare la pressione del vapore saturo del fluido di trasporto
Migliorare il margine di lavoro anti-cavitazione del sistema di tubazioni.
⑤ Eseguire regolarmente il rilevamento a ultrasuoni dello spessore delle pareti sull'ingresso della pompa e sulla strozzatura delle sezioni vulnerabili
Sostituire i raccordi dei tubi gravemente danneggiati prima della-perforazione della parete.
5. Tabella di confronto degli effetti della prevenzione
表格
| Layout del sistema e modalità operativa | Rischio di erosione da cavitazione | Suggerimento per l'applicazione |
|---|---|---|
| Margine di aspirazione della pompa insufficiente + strozzamento della valvola piccola a lungo-termine + assenza di buffer di pressione | Dopo il funzionamento continuo compaiono buchi di cavitazione densi e perdite di penetrazione | Regolare l'altezza di installazione della pompa e aggiungere strutture per la stabilizzazione della pressione del buffer |
| Design di aspirazione della pompa standard + funzionamento della valvola standardizzato + trasformazione di ottimizzazione del campo di flusso | Sopprime efficacemente la generazione di bolle e i danni da fatica da impatto | Specifiche di layout standard per sistemi di tubazioni in acciaio inossidabile per riscaldamento a circolazione |
| Ottimizzazione strutturale anti-cavitazione + monitoraggio della pressione-in tempo reale + ispezione dello spessore trimestrale | Pericolo nascosto estremamente basso di perforazione da impatto e arresto imprevisto della produzione | Schema preferito per grandi progetti di reti di tubazioni di riscaldamento a circolazione nei parchi dell'industria chimica |
Conclusione
L'erosione da cavitazione del tubo di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 è indotta dall'impatto del collasso delle bolle di vaporizzazione media a bassa pressione locale, che distrugge meccanicamente lo strato di passivazione della parete del tubo e forma la penetrazione della vaiolatura per fatica. Le principali misure di prevenzione includono l'ottimizzazione delle condizioni di lavoro di aspirazione della pompa, la standardizzazione dei parametri di funzionamento della valvola e del flusso, l'aggiunta di dispositivi di stabilizzazione della pressione e di equalizzazione del flusso, il controllo ragionevole della temperatura del fluido e il rafforzamento dell'ispezione periodica dello spessore delle sezioni chiave di fluttuazione della pressione. La gestione a ciclo chiuso dell'intero-processo-della progettazione del layout del sistema, l'impostazione dei parametri delle apparecchiature e la supervisione del funzionamento quotidiano possono prevenire perdite nelle tubazioni e danni alle apparecchiature causati dall'erosione da cavitazione delle tubazioni in pressione di riscaldamento in acciaio inossidabile 316.
