שחיקת קוויטציה מתרחשת בעיקר במערכות זרימת נוזלים עם מהירות זרימה גבוהה, תנודת לחץ וערבוב -נוזל דו-פאזי-. כאשר לחץ הנוזל המקומי יורד מתחת ללחץ האדים הרווי, נוצרות בועות אדים זעירות רבות באופן מיידי. הבועות הללו קורסות באלימות ברגע שהלחץ מתאושש, ויוצרות מיקרו-סילונים מהירים- וגלי הלם עזים המשפיעים ללא הרף על פני הצינור. הסרט הפסיבי מופשט והמטריצה סובלת מנזקי עייפות פלסטיים, ויוצרים בורות חרוטים של חלת דבש על דופן הצינור. בפעולה ממושכת, בורות מתחברים זה לזה וחודרים את הקיר, וגורמים לדליפה בינונית. נזקי קוויטציה כוללים אובדן חומר מקומי מרוכז וללא מקורות קורוזיה חיצוניים ברורים.
1. מנגנון נזק לקוויטציה מיקרוסקופית
כאשר המדיום הזורם עובר דרך התכווצות פתאומית, עיקולים או אזורים בלחץ נמוך-, הלחץ המקומי יורד במהירות והנוזל מתאדה ויוצר מספר רב של בועות קוויטציה. ברגע שהנוזל נכנס לאזור-לחץ גבוה, בועות מתפוצצות תוך מיקרו-שניות. ההתפרצות משחררת זעזוע הידראולי חזק וסילוני נוזלים עדינים במיוחד -שפוגעים במשטח המתכת. פגיעה חוזרת גורמת ללחץ לחיצה ומתיחה מחזורי על המצע, מה שמוביל לתחילת סדקי עייפות מתחת לפני החומר. הסרט הפסיבי של תחמוצת הכרום נשבר ומתקלף ברציפות. יונים קורוזיביים בנוזל פולשים לסדקים, ומחברים עייפות מכנית עם קורוזיה אלקטרוכימית כדי להאיץ את התפשטות הבור. בסופו של דבר, חללים צפופים מתחברים כדי ליצור דרך-חורי קיר וגורמים לכשל בציוד.
2. מיקומים אופייניים פגיעים לשחיקת קוויטציה
קטעי כניסה המחוברים ישירות לשקעי משאבה עם שינוי לחץ דרסטי;
קטעי מרפק, מפחית וצינורות התפשטות פתאומית שבהם שדה הזרימה משתנה באופן פתאומי;
קו מפלס נוזל של צינורות חימום עם טבילה נוזלית לסירוגין ושלב אדים;
אזורים עם אחידות זרימה ירודה ואזורים מתים מערבולת מקומיים;
משטח צינור ליד שסתומי מצערת שבו הלחץ יורד בחדות.
3. גורמים מעוררי האצה עיקריים
הרמה מוגזמת של משאבה וקצב זרימה מובילה לתנודת לחץ אלימה;
טמפרטורת נוזל גבוהה מדי מורידה את לחץ האדים הרווי ומעודדת יצירת בועות;
כמות גדולה של אוויר מומס מעורבת בנוזל המסתובב;
משטח צינור מחוספס ופגמי ריתוך המשמשים כאתרי גרעין בועות;
פריסת צינור לא נכונה עם שינויים פתאומיים תכופים בקוטר הצינור ובכיוון הזרימה.
4. אמצעים טכניים למניעת קישורים-רב-ממדיים-
① ייעל את מבנה הצינור למעבר זרימה חלק
השתמש במרפקי הפחתה הדרגתיים ומעבר קשת במקום בכיפופים חדים-בזוית ישרה כדי למנוע ירידת לחץ פתאומית.
② התאם את פרמטרי ההפעלה כדי לדכא היווצרות בועות
שליטה סבירה בטמפרטורת הבינוני ובתדירות פעולת המשאבה כדי למנוע ירידה בלחץ מתחת ללחץ האידוי.
③ התקן התקני פליטה כדי להסיר גז מומס
הגדר שסתומי פליטה אוטומטיים בנקודות גבוהות של המערכת כדי לפרוק אוויר מצטבר ולהפחית את מקורות הגרעין של הבועות.
④ שפר את גימור פני השטח של צינורות חימום
בצע ליטוש אלקטרו כדי לצמצם בורות מיקרו-על פני השטח ולבלום יצירת בועות ראשוניות של קוויטציה.
⑤ חיזוק ההתנגדות המקומית לבלאי פני השטח
בצע חיפוי לייזר או טיפול ניטרד באזורים-בסיכון גבוה כדי לשפר את ביצועי התעייפות נגד-השפעות.
5. טבלת השוואת אפקט מניעה
表格
| מצב צנרת והפעלה | סיכון שחיקת קוויטציה | תוכנית אופטימיזציה מומלצת |
|---|---|---|
| מעבר חד בצנרת + זרימה גבוהה בטמפרטורה גבוהה | ניקוב מהיר של חלת דבש | מבנה מחדש את הצינור והוסף מתקני פליטה |
| פריסת זרימה חלקה + פליטה תקופתית + הגבלת פרמטרים | מעכב ביעילות את נזקי הקוויטציה | תכנית סטנדרטית של מערכת חימום במחזור |
| טיפול חיזוק פני השטח + ניהול התנקות אוויר | נטייה מינימלית לשחיקת קוויטציה | אפשרות מועדפת ליציאת משאבה ומצערת ציוד בקרבת מקום |
מַסְקָנָה
שחיקת קוויטציה של 316 צינורות חימום מקורה מנזק הלם הנגרם על ידי יצירת בועות וקריסה תקופתית. רעיונות הליבה הם אופטימיזציה של עיצוב תעלות הזרימה לייצוב הלחץ, הסרת גז מומס מהמדיום, הגבלת טמפרטורת ההפעלה ומהירות הזרימה וביטול נקודות גרעין של פגמי פני השטח. טרנספורמציה מקיפה של עיצוב צנרת ותפעול תהליך סטנדרטי יכולים למנוע באופן יסודי באמצעות-סיכוני דליפת קיר הנגרמים משחיקת קוויטציה.
