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嘉峪檢測網 2015-10-22 23:41
氣穴是僅能在液體操作中發生的一種現象在液體工藝操作中,當液體加速通過收縮斷面的狹窄區時,壓力可下降到低于液體蒸汽壓力,這導致氣泡的形成。當物流繼續通過收縮斷面,當流動面積膨脹時,流速下降,而壓力再次回升,這導致壓力恢復增加使物流壓力高于蒸汽壓力。當氣泡在收縮斷面處形成,它向下游移動到壓力恢復并造成氣泡內向爆炸。這兩個步驟過程—在收縮斷面處形成并隨后在下游內向爆炸,被叫做氣穴。
簡單地說,氣穴是一個發展階段,它的特點在于液體-蒸汽-液體的過程全部是在閥門的小面積內并在微妙之內進行。較輕的氣穴損傷對某些可認為是正常的,它可在例行維護中處理。如果被忽視,嚴重的氣穴將限制閥門的估計壽命。它也會產生閥座的過度泄漏,改變流動特性,造成壓力容器(閥體或管線等)的完全破壞。
氣穴的產生和內爆包括五個階段:
首先,當通過閥門節流時流速增加而液體壓力降低于蒸氣壓力;
第二,圍繞核子晶核體膨脹進入蒸氣之內,該核子晶核即可是顆粒也可是夾帶氣體;
第三,氣泡增長直到物流運動遠離收縮斷面,并提高了壓力恢復而抑制了氣泡增長;
第四,當物流運動遠離收縮斷面,面積膨脹而減慢流速和增加壓力,提高的壓力擠壓或內爆氣泡使蒸氣返回液體;
第五,如果氣泡接近閥門表面,內爆之力直接指向閥壁表面,而造成材料疲勞。
被閥體壁內爆的氣穴氣泡
氣穴造成的最長久損害是由內爆氣泡造成閥體內部的材質變壞。當氣泡在收縮斷面膨脹,它們運動到閥門的下游然后在發生壓力恢復時內爆。如果氣泡接近于金屬表面,例如閥體壁,他們有向閥壁釋放內爆能量的傾向。當不等的壓力施加作用力于氣泡時發生此種現象,因為在最鄰近物體的空穴氣泡的一側,其液體壓力較小,內爆的能量引向表面。
對于氣穴,真正的損害發生在氣泡內爆的后兩個過程,能量在金屬表面的爆炸,會將金屬撕成微小的碎片,特別是當壓力強度達到或超過閥體材料的抗拉強度的時候。已經報告的振動波是高到100000psi(6900bar)。最初的破壞是強大的,因為撕開表面的拖動會吸引或抓住其他正在內爆的氣泡而導致更多的氣穴損傷。被氣穴損傷的閥門部件有凹坑外觀或感覺像是噴砂表面。氣穴損害的外觀與閃蒸或磨蝕損傷外觀大不相同,后者表面是光滑的。另外一種可能的氣穴長期影響是它可能腐蝕材料的涂層、面膜或者氧化物,它將揭開母材料而進行化學和腐蝕侵害。
金屬硬度在空穴氣泡撕開金屬容易程度上起很大作用。軟金屬,例如鋁,很容易被氣穴氣泡產生之力所屈服,并很快地被撕開。硬化材料能較好地耐受空穴的影響,但在一段時間后,它們也將疲勞并開始被磨損。沒有能長期地耐氣穴的材料,甚至是最硬的材料最終也將被磨損。
來源:嘉峪檢測網