316 ステンレス鋼加熱管のキャビテーション浸食損傷のメカニズムと完全なプロセス防止制御スキーム

キャビテーション浸食は主に、高い流速、圧力変動、気{0}}液二相-混合を伴う液体循環システムで発生します。局所的な液体の圧力が飽和蒸気圧を下回ると、多数の小さな蒸気の泡が瞬時に形成されます。これらの気泡は、圧力が回復した瞬間に激しく崩壊し、高速のマイクロジェットと激しい衝撃波を生成し、チューブ表面に継続的に衝撃を与えます。-不動態皮膜が剥がれ、母材が塑性疲労損傷を受け、パイプ壁に蜂の巣状のあばた状のピットが形成されます。長期間の使用により、ピットが相互に接続して壁を貫通し、媒体の漏れが発生します。キャビテーション損傷は、局所的な材料損失が集中しており、明らかな外部腐食源がないことが特徴です。

1. 微細なキャビテーション損傷メカニズム

流動媒体が急激な収縮、曲がり、または低圧領域を通過すると、局所的な圧力が急速に低下し、液体が蒸発して多数のキャビテーション気泡が発生します。{0}流体が高圧ゾーンに入ると、気泡は数マイクロ秒以内に崩壊します。-爆縮により強力な油圧衝撃が発生し、金属表面に超微細な液体ジェットが衝突します。-衝撃が繰り返されると、基材に周期的な圧縮応力と引張応力が生じ、材料表面の下で疲労亀裂が発生します。酸化クロムの不動態皮膜は連続的に破壊、剥離します。液体中の腐食性イオンが亀裂に侵入し、機械的疲労と電気化学的腐食を結びつけてピットの拡大を加速します。最終的には密集した空洞が壁の穴を通して形成され、機器の故障を引き起こします。-

2. キャビテーション浸食を受けやすい一般的な位置

入口セクションはポンプ出口に直接接続されており、急激な圧力変化が発生します。

流れ場が急激に変化するエルボ部、減速機部、急膨張管部。

液浸と蒸気相を交互に繰り返す加熱管の液面ライン。

流れの均一性が悪く、局所的な渦のデッドゾーンがある領域。

圧力が急激に低下する絞り弁付近のチューブ表面。

3. 主な加速誘発因子

ポンプの揚程と流量が過剰になると、激しい圧力変動が発生します。

液温が高すぎると飽和蒸気圧が低下し、気泡の発生が促進されます。

循環液中に多量の溶存空気が混入している。

気泡核生成サイトとして機能する粗いチューブ表面と溶接欠陥。

パイプの直径と流れの方向が頻繁に突然変化する不適切なパイプラインのレイアウト。

4. 多-次元の全体-リンク防止の技術的対策

① パイプライン構造を最適化し、流れの遷移をスムーズにする

急激な圧力降下を避けるために、急な直角の曲がりではなく、緩やかな減少と円弧遷移のエルボを使用してください。{0}}

② 運転パラメータを調整して気泡の発生を抑制する

圧力が蒸発圧力を下回らないように、媒体の温度とポンプの動作周波数を合理的に制御します。

③ 溶存ガスを除去するための排気装置を設置する

システムの最高点に自動排気バルブを設置して、蓄積された空気を排出し、気泡の核発生源を減らします。

④ 加熱管の表面仕上げの向上

電解研磨を実施して、表面のマイクロピットを減らし、初期のキャビテーション気泡の発生を抑制します。-

⑤耐局部表面摩耗性の強化

キャビテーションの危険性が高い領域にレーザー クラッディングまたは窒化処理を実行して、耐衝撃疲労性能を強化します。{0}{1}{1}

5. 予防効果比較表

表格

結論

316 加熱管のキャビテーション浸食は、周期的な気泡の生成と崩壊によって引き起こされる衝撃損傷に起因します。中心となる防止アイデアは、圧力を安定させるために流路設計を最適化し、媒体から溶存ガスを除去し、動作温度と流速を制限し、表面欠陥核生成点を排除することです。配管設計の包括的な変革と標準化されたプロセス操作により、キャビテーション浸食によって引き起こされる壁からの漏れのリスクを根本的に排除できます。-