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冲压弯头的冲蚀问题及其预测和预防

浏览: 发表时间:2021-06-01 10:40:58 来源:文章来自网络,如有侵权,请联系删除。

冲压弯头的冲蚀问题及其预测和预防
冲压弯头是管件中的重要组成部分,由于其结构的不同性,相对于管件的其它部位,它更容易遭受流体介质的冲刷腐蚀。有报道称,冲压弯头的冲蚀磨损比直管部分的磨损大约严重50倍。近年来,国内外学者对冲压弯头的冲蚀展开了多方面的研究,已经形成了较为完善的冲蚀预测方法,并提出了针对性的预防措施。
1、冲蚀问题的概述冲蚀磨损一般是指流体或固体颗粒以相应的速度和角度对物体表面进行冲击,发生材料损耗的一种现象或过程。冲蚀磨损广泛存在于机械化工、冶金、能源、建筑运输、航空、航天及军工等许多工业部门,成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因。据有关资料显示2:飞机发动机在多尘埃地区飞行,其寿命可缩短至正常寿命的1/10;在所发生事故的锅炉管道中约有1/3是由于冲蚀磨损造成的;泥浆泵、杂质泵的过流部件损坏约有50%上是由冲蚀磨损引起的。
1.1冲蚀的分类根据其物理作用的机理,冲蚀可分成以下几类:气流携带固体粒子冲击固体表面产生的冲蚀,即所谓喷砂型冲蚀;气流携带液滴冲击固体表面产生的冲蚀即所谓雨蚀、水滴冲蚀;液体介质携带固体粒子冲击材料表面的现象称为泥浆冲蚀;有一种出现在水力机械上的冲蚀现象,是在低压流动液体中,由于溶解的气体或蒸汽的气泡形成或溃灭时造成的,即所谓气蚀性冲蚀,简称气蚀。
1.2影响冲蚀的因素冲蚀率不是材料的固有性质而是一个受系统因素影响的参数。它主要受三个方面因素的控制:环境参数如粒子的速度、浓度、射角、环境温度;磨料性质如硬度、粒度、可破碎性以及材料性能如热物理性能和材料强度等。但是究竟是哪些因素起主要作用,要视具体情况。一般来说,腐蚀介质的性质,温度、流动情况、有无固体颗粒是很重要的因素。
2冲压弯头处冲蚀问题的描述图1绘出了颗粒流经冲压弯头的轨迹,颗粒的轨迹取决于颗粒的重量和流体施加于颗粒的牵引力。小而轻的颗粒只要对它们作用很小的牵引力就可以使它们改变方向。因此,它们往往顺着流体流动,见图1(a)。大而重的颗粒具有高的动量流体作用在它上面的牵引力很难改变它的运动方向,因此,当大颗粒流动时,它们往往直直地碰向冲压弯头的壁,见图1(c)。从图1还可看出相同的颗粒在不同的流体中流动的轨迹。图1(a)因此可以说明颗粒在高粘度高密度的液体中流动的轨迹;图1(c)可以说明颗粒在低粘度低密度的流体(例如某种低压气体)中流动的轨迹。
图1(a)代表典型的小固体颗粒(10pm数量级)在液体中的流动;图1(b)代表中等大小的固体颗粒(200m数量级)在液体中的流动;图1(c)代表颗粒在气体中的流动。
通常,冲蚀痕迹位于弯头的外拱处。但是,在液体流动中,冲蚀痕迹也可以位于内拱表面。即在冲压弯头的内拱产生局部的磨损点,加快冲压弯头的冲蚀。
对于弯曲半径为1.5倍管径的标准冲压弯头来讲,如果是气体流动,冲蚀处的位置发生在45°附近;而如果是液体流动,冲蚀处发生在90P附近。而冲蚀痕迹的长度随着冲压弯头的半径增加而增加,同时也随着冲压弯头深度的减小而增加。对于以某个速率流动的情况(所其他条件都相同),气体的冲蚀率会远高于液体的冲蚀率。因为对于气体的流动,有更多的颗粒碰撞冲压弯头的外拱。在多相流动中,冲蚀率区位于纯气体流动和纯液体流动之间,冲蚀速率也介于纯气体流动的冲蚀速率和纯液体流动的冲蚀速率,而其具体值取决于多相流动的区域。

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