8.11. Buhar ve Kondens Borularında Erozyon

Erozyon, bir katının aşınma yoluyla kademeli olarak aşınmasını ifade eden fiziksel bir süreçtir. Bu makale, buhar tesislerinde yaygın bir sorun olan buhar ve kondens borularındaki erozyona odaklanacaktır, bu da boru bölümlerinin aşınarak önemli ölçüde buhar sızıntısına neden olduğu bir sorundur.

Hem buhar akışında sürüklenen hem de borularda yüksek hızlarda hareket eden tahliye edilmeyen kondens olarak su, çoğu erozyonun kaynağıdır. Su, virajlarda boruları tekrar tekrar çarparak, endüstriyel su jeti kesiminde meydana gelene benzer şekilde, kütlesi ve yüksek çarpma hızı nedeniyle boru duvarının kademeli olarak incelmesine neden olabilir. Su damlacıklarının neden olduğu bu tür erozyon tipik olarak Sıvı Damlacık Sıkışması (LDI) Erozyonu olarak bilinir.

Birçok durumda, ancak özellikle karbon çeliği borularda, erozyon, koruyucu iç boru yüzey işlemini kaldırabilir ve böylece boru duvarının elektrokimyasal incelmesini hızlandırabilir, bu da korozyon olarak bilinen bir süreçtir. Aslında, hem erozyon hem de korozyon tipik olarak buhar borusu iç duvarının incelmesine neden olmak için birlikte çalışır.

Erozyona karşı direnç malzemeye göre değişir. Maliyet ve kurulumla ilgili nedenlerden dolayı, karbon çeliği borular, paslanmaz çelik borular kadar dayanıklı olmasa da, çoğu buhar dağıtım hattında tipik olarak standart uygulama olarak kullanılır. Paslanmaz çelik boruların kullanımı genellikle farmasötik, biyoteknoloji, temiz buhar veya diğer steril uygulamalarla sınırlıdır.

Bazı yüzey işlemleri, korozyona karşı karbon çeliği boru korumaları sunabilir, ancak bunlar paslanmaz çelik için olanlar kadar dayanıklı değildir. İşlemler, erozyonu ve korozyonu yavaşlatmak için çeliği geçici olarak koruyabilir.

Bununla birlikte, erozyonun neden olduğu incelme meydana gelmeye başladığında, boru duvarında ek incelme daha da hızlı bir şekilde meydana gelebilir. Bunun nedeni, yüksek hızlı suyun yalnızca çelik boruların etkilenen bölgesini fiziksel olarak parçalamakla kalmayıp, aynı zamanda boruları koruyan yüzey işlemlerini ortadan kaldırarak korozyonu hızlandırmasıdır.

Buhar ve kondens borularındaki erozyon, sıvı damlacık sıkışması (LDI) veya yüksek hızlı dis-entraksiyonlu kondensin neden olduğu yukarıda belirtilen erozyonla sınırlı değildir.

Özellikle kondens geri kazanım boruları, tahliye akışında meydana gelen yanlış kullanılan flaş buharından kaynaklanan erozyona karşı hassas olabilir. Gerçekten de, kondens boru tesisatı kondens transferi için tasarlanmış olsa da, hızlı yeniden buharlaştırma işlemi, büyük hacimde yüksek hızlı ıslak buhar içeren buhar dağıtım borularına çok benzer bir ortamla sonuçlanabilir. Bu tür LDI erozyonu genellikle “yanıp sönen erozyon” olarak adlandırılır.

Yanıp sönen erozyon genellikle iki ilgili faktör tarafından kötüleştirilebilir:

• Yüksek flaş buhar hızına neden olan küçük boyutlu yoğuşma dönüş hatları (su kesme etkisi)
• Düşük sıcaklıkta yoğuşma ile ilişkilendirilebilen karbonik asit gibi aşındırıcı elementler

Ek olarak, yoğuşma suyu içindeki küçük sıvı içermeyen bölgelerin patlamasının neden olduğu ani şok dalgası etkilerinden “kavitasyon erozyonu” meydana gelebilir. Kavitasyon erozyonu, ani buharın çok büyük bir hacim kaplayabilmesi nedeniyle meydana gelir, ancak daha sonra ısısının bir kısmı kaybolduktan sonra aniden ve hızla yoğunlaşır, bitişik sıvıya veya borulara aktarılır.

Buhar ve kondens arasındaki belirli hacim farkları nedeniyle, flaş buharının ani yoğunlaşması, bitişik yoğuşma tarafından hızla ve genellikle şiddetli bir şekilde doldurulan büyük bir boşluk oluşturabilir ve böylece su darbesi olarak bilinen şok dalgalarına neden olabilir. Flaş hacminin hızlı bir şekilde çökmesi ve buna bağlı olarak boşluğu dolduran yüksek hızlı yoğuşmanın neden olduğu şok, önemli boru aşınmasına ve hasara neden olabilir.

Yoğuşma Suyu Geri Kazanım Borularında Erozyonu Sınırlamak için Önlemler

Yoğuşma suyu geri kazanım borularında erozyonun sınırlandırılması, birden fazla tasarım hususu gerektirir. Önemli bir unsur, burada tartışıldığı gibi, yoğuşma dönüş borusunun buhar ve yoğuşma iki fazlı akışı barındıracak kadar büyük boyutlandırılmasıdır:

• Kondens Geri Kazanım Boruları

Kondens geri kazanım boruları tipik olarak ortalama kondens akış hızı kullanılarak tasarlanır. Ancak kovalı, diskli, pistonlu ve termostatik tip kondenstoplar gibi kesintili çalışan kondenstoplar kullanılıyorsa, bu durumda anlık deşarj oranı hesaplanan ortalamadan çok daha büyük olabilir. Bu, beklenenden çok daha yüksek bir yoğuşma akış hızına neden olabilir ve bu da borularda daha fazla erozyona yol açabilir.

Bu gibi durumlarda, seçenekler, kapanı daha yukarı akışa ve yön değişikliğinden uzağa yerleştirmek, mümkünse yön değişikliklerini ortadan kaldırmak, uygun maliyetliyse tahliye borusunu aşırı boyutlandırmak veya Serbest Şamandıra® veya şamandıra tasarımı gibi daha sürekli tipte bir deşarja sahip bir kapan seçmektir.

Buhar dağıtım borularında erozyonu sınırlamak için önlemler

Buhar dağıtım borularında erozyonun önlenmesi genellikle daha basit bir konudur ve tipik olarak buharın içinde sürüklenen su damlacıklarının uzaklaştırılmasını gerektirir. Bu, bir buhar kondens separatörünün kurulumunu içerir.

Kazandan sağlanan buhar yüksek bir kuruluk yüzdesine sahip olabilse de, süper ısıtıcı bölümleri olmayan tüm kazanlar, oluşan buharda sürüklenen belirli miktarlarda yoğuşma suyu içerir. Kondens ayrıca dağıtım boruları boyunca radyasyon ısı kaybından da oluşur. Bu nedenlerden dolayı hem düzenli aralıklarla buhar kapanlarının kurulması hem de ihtiyaç duyulan alanlarda su damlacıklarını buhardan mekanik olarak uzaklaştıran seperatörlerin kurulması kritik öneme sahiptir.
Orijinal Kaynak: https://www.tlv.com/en-de/steam-info/steam-theory