阀门气蚀是什么?
阀门是现代工程领域中不可或缺的关键元件,广泛应用于石油、化工、能源、水处理等领域。然而,由于特定工况下的流体运动特性,阀门可能会遭遇一种被称为“气蚀”的现象。很多人可能都听过气蚀,但不了解其中的具体情况,本文将为您介绍工业阀门气蚀的原理、危害以及常见预防措施。
一、气蚀产生及危害
气蚀是材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式,分成闪蒸和气蚀(空化)两阶段。
1、闪蒸
当液体通过流量限制装置,流道面积的缩小导致液体流速增加,流速增加导致液体压力降低(根据伯努利方程,流速越高压力越小),最大速度和最小压力点称为收缩腔;根据热力学原理,压力小则液体的沸点降低,同时液体里能够溶解的气体也会变少,当流体达到其极限蒸气点,流体蒸发并保持蒸气状态时,就会发生闪蒸。闪蒸出现的气泡不断冲击侵蚀阀体表面。闪蒸引起的金属侵蚀表面一般显得光滑有光泽。
2、气蚀
闪蒸生成的气泡会阻塞流动,导致流速降低,压力回升,于是气体破裂回归液体状态;没有气泡阻塞,则流速加快,又产生气泡,气泡会不断重复成形破裂过程。气泡破裂会产生微射流,同时会引起高达 100,000 磅/每平方英寸的局部压力波,微射流和巨大的压力波结合,会对直接接触的阀芯、阀座和阀体表面造成严重损坏。气蚀先在金属表面形成许多细小的麻点,然后逐渐扩大成洞穴,损伤表面粗糙且不规则。
3、其他危害
气蚀还会产生噪音和振动,导致设备损伤,从而降低控制效率或导致控制失效。
二、气蚀的影响因素及预防
气蚀损坏的程度主要受以下因素的影响:
- 1、空化强度:压力下降更大,增加损坏的可能性越大。
- 2、材料性能:发生气蚀的区域, 硬化材料可减少损坏。
- 3、空化区长度:某个区域空化现象越频繁,该区域遭受损害的可能性就越大。
- 4、阀门尺寸:增加阀门尺寸往往会使气蚀的影响变得更严重。
- 5、气蚀区域的阀内件设计:球阀和蝶阀更容易受到气蚀损坏。
- 6、阀门泄露:如果阀门关闭时出现泄漏。流体泄漏使流体从高压区到低压区,导致气蚀现象,可能造成潜在的损害。
通过改变或优化这些影响因素中的任何一个都可以减少或防止气蚀损坏。