一(yī)、沖蝕:是(shì)金(jīn)屬材料表(biǎo)面(miàn)與(yǔ)腐蝕流体沖刷的(de)聯合作(zuò)用(yòng),而(ér)引起(qǐ)材料局部(bù)的(de)金(jīn)屬腐蝕。
在(zài)發(fà)生(shēng)这(zhè)種(zhǒng)腐蝕时,金(jīn)屬離子或(huò)腐蝕産物(wù)因(yīn)受高(gāo)速腐蝕流体沖刷而(ér)離開(kāi)金(jīn)屬材料表(biǎo)面(miàn),使新(xīn)鮮的(de)金(jīn)屬表(biǎo)面(miàn)與(yǔ)腐蝕流体直(zhí)接接触,從而(ér)加速了(le)腐蝕过(guò)程。若流体中(zhōng)懸浮較硬(yìng)的(de)固体颗(kē)粒(lì),则将加速材料的(de)損壞。一(yī)般说来(lái),流体的(de)速度愈高(gāo),流体中(zhōng)懸浮的(de)固体颗(kē)粒(lì)愈多(duō)、愈硬(yìng),沖刷腐蝕速度愈快。腐蝕介質(zhì)流動(dòng)速度又取(qǔ)決于(yú)流動(dòng)方(fāng)式:层流时,由(yóu)于(yú)流体的(de)粘度,在(zài)沿管(guǎn)道(dào)截面(miàn)有(yǒu)一(yī)種(zhǒng)穩态的(de)速度分(fēn)布;湍流时,破壞了(le)这(zhè)種(zhǒng)穩态速度分(fēn)布,这(zhè)不(bù)僅加速了(le)腐蝕劑的(de)供應(yìng)和(hé)腐蝕産物(wù)的(de)遷移,而(ér)且(qiě)在(zài)流体與(yǔ)金(jīn)屬之(zhī)間(jiān)産生(shēng)切(qiè)應(yìng)力,能剝離腐蝕産物(wù),從而(ér)加大(dà)了(le)沖蝕速度。因(yīn)此(cǐ),在(zài)管(guǎn)道(dào)的(de)拐彎處(chù)及(jí)流体進(jìn)入(rù)管(guǎn)道(dào)或(huò)貯罐處(chù)容易産生(shēng)这(zhè)種(zhǒng)破壞。另(lìng)外,金(jīn)屬表(biǎo)面(miàn)成(chéng)膜的(de)特(tè)征也(yě)可(kě)以(yǐ)影響沖蝕速度。硬(yìng)的(de)、致(zhì)密的(de)、連(lián)續的(de)、粘附性(xìng)强的(de)膜沖蝕速度小,反(fǎn)之(zhī)则大(dà)。
總(zǒng)之(zhī),影響沖蝕的(de)因(yīn)素有(yǒu):流速和(hé)流動(dòng)形式、壓差、颗(kē)粒(lì)雜質(zhì)、蒸汽的(de)湿(shī)度(含水(shuǐ)分(fēn))、金(jīn)屬表(biǎo)面(miàn)成(chéng)膜特(tè)性(xìng)、流道(dào)口(kǒu)的(de)結構等。
蒸汽經(jīng)过(guò)閥門(mén)时一(yī)般以(yǐ)湍流形式流動(dòng),且(qiě)流速較大(dà),若蒸汽中(zhōng)含有(yǒu)水(shuǐ)分(fēn)(水(shuǐ)珠(zhū)),因(yīn)水(shuǐ)的(de)密度是(shì)蒸汽密度的(de)300多(duō)倍,因(yīn)此(cǐ)産生(shēng)的(de)沖刷力也(yě)非(fēi)常大(dà),所(suǒ)以(yǐ)閥門(mén)密封(fēng)面(miàn)經(jīng)常被(bèi)沖刷出(chū)線(xiàn)槽型,像被(bèi)鋼(gāng)刷打(dǎ)过(guò)一(yī)樣(yàng)的(de)痕迹。
抑制或(huò)減少(shǎo)沖蝕的(de)措施是(shì):選擇耐蝕性(xìng)和(hé)耐磨性(xìng)好的(de)材料;改变腐蝕环(huán)境如(rú)添加緩蝕劑,过(guò)濾懸浮固体粒(lì)子,提(tí)高(gāo)蒸汽干(gàn)度,降低(dī)温(wēn)度,減小流速和(hé)湍流;采用(yòng)犧牲陽极作(zuò)陰极保護等。
由(yóu)此(cǐ)導出(chū),減小閥門(mén)沖蝕辦(bàn)法(fǎ):
A、最(zuì)主要(yào)是(shì)要(yào)降低(dī)流速,降低(dī)壓差,因(yīn)此(cǐ)我(wǒ)们(men)采用(yòng)高(gāo)進(jìn)低(dī)出(chū)的(de)流向(xiàng)和(hé)双(shuāng)閥瓣平衡結構,先(xiān)打(dǎ)開(kāi)小閥瓣时,蒸汽流速会(huì)降低(dī),随着蒸汽通(tòng)过(guò)小孔進(jìn)入(rù)到(dào)大(dà)閥瓣下(xià)端,即閥門(mén)的(de)出(chū)口(kǒu)端时,壓差越来(lái)越低(dī),所(suǒ)以(yǐ)相对(duì)傳統低(dī)進(jìn)高(gāo)出(chū)結構而(ér)言,这(zhè)設計(jì)让密封(fēng)面(miàn)的(de)寿命更(gèng)长(cháng)。
B、清(qīng)理(lǐ)雜質(zhì)。
C、提(tí)高(gāo)蒸汽干(gàn)度,去(qù)除液滴(dī)。
D、改善閥門(mén)結構設計(jì),盡量(liàng)減少(shǎo)正(zhèng)面(miàn)沖蝕。如(rú)Way′s波(bō)紋管(guǎn)截止閥的(de)密封(fēng)面(miàn)采取(qǔ)了(le)曲(qū)面(miàn)分(fēn)流閥瓣和(hé)平面(miàn)閥瓣两(liǎng)種(zhǒng),獨立閥座,平面(miàn)密封(fēng),都利用(yòng)“流体沿切(qiè)線(xiàn)方(fāng)向(xiàng)流動(dòng)的(de)原理(lǐ)”,可(kě)有(yǒu)效地(dì)保護密封(fēng)面(miàn)免受空(kōng)化(huà)、沖蝕、汽蝕的(de)破壞,大(dà)大(dà)增加使用(yòng)寿命和(hé)密封(fēng)性(xìng)能。
E、密封(fēng)面(miàn)選用(yòng)耐蝕性(xìng)和(hé)耐磨性(xìng)好的(de)材料。
F、对(duì)于(yú)需要(yào)調节(jié)流量(liàng),閥門(mén)開(kāi)度很小的(de)工況,選用(yòng)專業的(de)可(kě)調式波(bō)紋管(guǎn)截止閥,曲(qū)面(miàn)閥头(tóu)可(kě)避让蒸汽对(duì)密封(fēng)面(miàn)的(de)沖蝕。
二(èr)、空(kōng)化(huà):是(shì)流体通(tòng)过(guò)閥門(mén)节(jié)流口(kǒu)时,從縮流斷面(miàn)的(de)静(jìng)壓降低(dī)到(dào)等于(yú)或(huò)低(dī)于(yú)該流体在(zài)閥入(rù)口(kǒu)温(wēn)度下(xià)的(de)飽和(hé)蒸汽壓时,部(bù)分(fēn)液体汽化(huà)形成(chéng)气(qì)泡,繼而(ér)静(jìng)壓又恢複到(dào)該飽和(hé)蒸汽壓,气(qì)泡潰裂又恢複为(wèi)液相。这(zhè)種(zhǒng)气(qì)泡産生(shēng)和(hé)破裂的(de)全(quán)过(guò)程称为(wèi)空(kōng)化(huà)(cavitation)。汽蝕是(shì)空(kōng)化(huà)作(zuò)用(yòng)对(duì)材料的(de)侵蝕。空(kōng)化(huà)或(huò)汽蝕的(de)發(fà)生(shēng)对(duì)控制閥閥芯産生(shēng)嚴重(zhòng)的(de)沖刷破壞,沖刷發(fà)生(shēng)在(zài)流速最(zuì)大(dà)處(chù),通(tòng)常在(zài)閥芯和(hé)閥座环(huán)接触線(xiàn)或(huò)附近(jìn)。由(yóu)于(yú)气(qì)泡破裂,釋放能量(liàng),它(tā)不(bù)僅發(fà)生(shēng)類(lèi)似流砂流过(guò)閥門(mén)的(de)爆裂噪聲,而(ér)且(qiě)釋放的(de)能量(liàng)沖刷閥芯表(biǎo)面(miàn),並(bìng)波(bō)及(jí)下(xià)遊管(guǎn)道(dào)。與(yǔ)閃蒸沖刷不(bù)同(tóng),汽蝕使閥芯及(jí)下(xià)遊管(guǎn)道(dào)呈現(xiàn)類(lèi)似煤(méi)渣的(de)粗(cū)糙表(biǎo)面(miàn)。
三(sān)、汽蝕:當介質(zhì)在(zài)节(jié)流口(kǒu)高(gāo)速流動(dòng)时,其(qí)速度能急劇增加,根(gēn)據(jù)能量(liàng)守恒原理(lǐ),壓力能就(jiù)会(huì)急劇下(xià)降。當壓力低(dī)于(yú)飽和(hé)蒸气(qì)壓后,液体就(jiù)会(huì)分(fēn)裂出(chū)气(qì)体来(lái),形成(chéng)气(qì)液两(liǎng)相流動(dòng),这(zhè)就(jiù)是(shì)所(suǒ)谓的(de)閃蒸。當介質(zhì)流經(jīng)节(jié)流口(kǒu)后,节(jié)流速度開(kāi)始(shǐ)逐漸下(xià)降,壓力開(kāi)始(shǐ)逐恢複,當壓力恢複到(dào)大(dà)于(yú)飽和(hé)蒸气(qì)壓时,气(qì)泡破裂回(huí)到(dào)液态,就(jiù)在(zài)气(qì)泡破裂的(de)瞬間(jiān),産生(shēng)强大(dà)的(de)壓力沖擊波(bō),使閥芯、閥座表(biǎo)面(miàn)的(de)材料被(bèi)沖擊成(chéng)蜂窩狀的(de)小孔,並(bìng)引起(qǐ)振動(dòng)和(hé)噪聲,这(zhè)就(jiù)是(shì)汽蝕。
空(kōng)化(huà)、汽蝕主要(yào)發(fà)生(shēng)在(zài)疏水(shuǐ)閥、減壓閥和(hé)控制閥的(de)节(jié)流口(kǒu)(密封(fēng)處(chù)),因(yīn)此(cǐ),这(zhè)些(xiē)閥門(mén)的(de)密封(fēng)面(miàn)必須采用(yòng)耐汽蝕腐蝕性(xìng)優秀的(de)材質(zhì),而(ér)且(qiě)在(zài)結構設計(jì)时需要(yào)考慮这(zhè)些(xiē)因(yīn)素,盡量(liàng)減少(shǎo)这(zhè)種(zhǒng)汽蝕的(de)破壞作(zuò)用(yòng)。
四(sì)、空(kōng)化(huà)汽蝕对(duì)疏水(shuǐ)閥的(de)影響
疏水(shuǐ)閥的(de)功能为(wèi)阻汽排水(shuǐ),經(jīng)过(guò)疏水(shuǐ)閥的(de)介質(zhì)为(wèi)冷(lěng)凝水(shuǐ),同(tóng)时還(huán)伴随着蒸汽,冷(lěng)凝水(shuǐ)在(zài)從高(gāo)壓突然降到(dào)疏水(shuǐ)閥后的(de)低(dī)壓时会(huì)閃蒸,这(zhè)个閃蒸过(guò)程實(shí)際上就(jiù)是(shì)一(yī)个能量(liàng)轉(zhuǎn)換过(guò)程,高(gāo)温(wēn)冷(lěng)凝水(shuǐ)從液态变成(chéng)气(qì)态的(de)閃蒸汽,在(zài)这(zhè)两(liǎng)相轉(zhuǎn)換的(de)过(guò)程中(zhōng),对(duì)疏水(shuǐ)閥閥嘴密封(fēng)處(chù)的(de)空(kōng)化(huà)破壞作(zuò)用(yòng)是(shì)非(fēi)常嚴重(zhòng)的(de),因(yīn)此(cǐ),若此(cǐ)處(chù)設計(jì)时沒(méi)有(yǒu)從結構上和(hé)材質(zhì)上考慮,则一(yī)定(dìng)容易出(chū)現(xiàn)疏水(shuǐ)閥洩漏的(de)問(wèn)題(tí)。
另(lìng)外,这(zhè)沖蝕往往对(duì)着閥嘴方(fāng)位(wèi),同(tóng)时也(yě)在(zài)沖擊这(zhè)閥体,因(yīn)此(cǐ),往往鑄铁(tiě)材質(zhì)的(de)疏水(shuǐ)閥在(zài)哲理(lǐ)容易出(chū)現(xiàn)穿孔現(xiàn)象(xiàng)。因(yīn)此(cǐ)疏水(shuǐ)閥選用(yòng)鑄鋼(gāng)材質(zhì)是(shì)非(fēi)常有(yǒu)優勢和(hé)必要(yào)的(de)。
五(wǔ)、空(kōng)化(huà)汽蝕对(duì)減壓閥和(hé)控制閥的(de)影響
蒸汽流經(jīng)減壓閥或(huò)控制閥的(de)节(jié)流口(kǒu)时,要(yào)進(jìn)行热能和(hé)動(dòng)能之(zhī)間(jiān)的(de)轉(zhuǎn)換,因(yīn)此(cǐ)必須滿足热力學(xué)第(dì)一(yī)定(dìng)律,即穩定(dìng)流動(dòng)能量(liàng)方(fāng)程式:q=Δh+(1/2)Δc²+gΔz+w
閥門(mén)(如(rú)減壓閥、控制閥)是(shì)变化(huà)截面(miàn)的(de)通(tòng)道(dào),不(bù)能对(duì)外做功,故w=0,而(ér)且(qiě)长(cháng)度很短(duǎn),,進(jìn)出(chū)口(kǒu)的(de)位(wèi)移变化(huà)忽略不(bù)計(jì),即gΔz=0,所(suǒ)以(yǐ)此(cǐ)流動(dòng)过(guò)程可(kě)以(yǐ)認为(wèi)是(shì)絕热的(de)穩定(dìng)流動(dòng)过(guò)程,即q=0,
Δh+(1/2)Δc²=0
或(huò)者(zhě)h1+(1/2)c1²=h2+(1/2)c2²=h*=定(dìng)值
式中(zhōng)h*叫做滞止焓或(huò)工質(zhì)總(zǒng)焓,c1 、c2为(wèi)進(jìn)出(chū)口(kǒu)的(de)流速,h1 、h2为(wèi)截面(miàn)上工質(zhì)的(de)總(zǒng)焓。
(1/2)(c2²-c1²)= h1 -h2
通(tòng)常c1 比c2小很多(duō),忽略不(bù)計(jì)。因(yīn)此(cǐ)
所(suǒ)以(yǐ)说,焓值減少(shǎo)时,工質(zhì)速度增大(dà);焓值增大(dà)时,工質(zhì)速度降低(dī)。
比如(rú),一(yī)个10bar蒸汽經(jīng)过(guò)減壓閥減到(dào)6bar后,流速变为(wèi)
因(yīn)此(cǐ),當蒸汽流經(jīng)減壓閥和(hé)控制閥时,瞬时流速大(dà)增,对(duì)密封(fēng)面(miàn)的(de)沖蝕力也(yě)就(jiù)大(dà)幅增加,长(cháng)期(qī)直(zhí)接受到(dào)这(zhè)種(zhǒng)高(gāo)流速的(de)沖刷,密封(fēng)面(miàn)就(jiù)容易被(bèi)破壞導致(zhì)洩漏。