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嘉峪检测网 2015-10-22 23:41
气穴是仅能在液体操作中发生的一种现象在液体工艺操作中,当液体加速通过收缩断面的狭窄区时,压力可下降到低于液体蒸汽压力,这导致气泡的形成。当物流继续通过收缩断面,当流动面积膨胀时,流速下降,而压力再次回升,这导致压力恢复增加使物流压力高于蒸汽压力。当气泡在收缩断面处形成,它向下游移动到压力恢复并造成气泡内向爆炸。这两个步骤过程—在收缩断面处形成并随后在下游内向爆炸,被叫做气穴。
简单地说,气穴是一个发展阶段,它的特点在于液体-蒸汽-液体的过程全部是在阀门的小面积内并在微妙之内进行。较轻的气穴损伤对某些可认为是正常的,它可在例行维护中处理。如果被忽视,严重的气穴将限制阀门的估计寿命。它也会产生阀座的过度泄漏,改变流动特性,造成压力容器(阀体或管线等)的完全破坏。
气穴的产生和内爆包括五个阶段:
首先,当通过阀门节流时流速增加而液体压力降低于蒸气压力;
第二,围绕核子晶核体膨胀进入蒸气之内,该核子晶核即可是颗粒也可是夹带气体;
第三,气泡增长直到物流运动远离收缩断面,并提高了压力恢复而抑制了气泡增长;
第四,当物流运动远离收缩断面,面积膨胀而减慢流速和增加压力,提高的压力挤压或内爆气泡使蒸气返回液体;
第五,如果气泡接近阀门表面,内爆之力直接指向阀壁表面,而造成材料疲劳。
被阀体壁内爆的气穴气泡
气穴造成的最长久损害是由内爆气泡造成阀体内部的材质变坏。当气泡在收缩断面膨胀,它们运动到阀门的下游然后在发生压力恢复时内爆。如果气泡接近于金属表面,例如阀体壁,他们有向阀壁释放内爆能量的倾向。当不等的压力施加作用力于气泡时发生此种现象,因为在最邻近物体的空穴气泡的一侧,其液体压力较小,内爆的能量引向表面。
对于气穴,真正的损害发生在气泡内爆的后两个过程,能量在金属表面的爆炸,会将金属撕成微小的碎片,特别是当压力强度达到或超过阀体材料的抗拉强度的时候。已经报告的振动波是高到100000psi(6900bar)。最初的破坏是强大的,因为撕开表面的拖动会吸引或抓住其他正在内爆的气泡而导致更多的气穴损伤。被气穴损伤的阀门部件有凹坑外观或感觉像是喷砂表面。气穴损害的外观与闪蒸或磨蚀损伤外观大不相同,后者表面是光滑的。另外一种可能的气穴长期影响是它可能腐蚀材料的涂层、面膜或者氧化物,它将揭开母材料而进行化学和腐蚀侵害。
金属硬度在空穴气泡撕开金属容易程度上起很大作用。软金属,例如铝,很容易被气穴气泡产生之力所屈服,并很快地被撕开。硬化材料能较好地耐受空穴的影响,但在一段时间后,它们也将疲劳并开始被磨损。没有能长期地耐气穴的材料,甚至是最硬的材料最终也将被磨损。
来源:嘉峪检测网