蒸汽和冷凝水管道中的侵蚀

侵蚀是一种固体渐渐被外力磨损的物理现象。本文将关注于蒸汽和冷凝水管道中的侵蚀，和工厂中很多因为侵蚀而引起的蒸汽泄漏。

侵蚀会使管壁变薄甚至引起穿孔，生蒸汽的泄漏更是可能产生严重的安全隐患。

侵蚀是如何发生的？

高速流动的蒸汽中的水和回收管道中的冷凝水是造成侵蚀的主要原因。这些水会反复的冲击管道转角，由于水的流速和质量较高，这种冲击会使管壁渐渐变薄，这种现象类似于工业生产中的水切割。我们把这种侵蚀称为液冲击(LDI)侵蚀。

在很多情况下，碳钢管道会由于侵蚀作用破坏管道内壁原有的表面处理层，从而在电化学腐蚀作用下加速管壁变薄速度。也就是说侵蚀和腐蚀是管壁变薄的两个主要因素。

防侵蚀的能力取决于管道使用的材料。但基于成本和安装的考虑，碳钢是蒸汽管道最常用材料。虽然碳钢的抗侵蚀能力要低于不锈钢管道，但目前来说，只有制药，生物技术和洁净蒸汽或其他无菌应用才会使用不锈钢管材。

由于液滴会撞击管道内壁，使管壁渐渐磨损。

一些碳钢管的内壁会做一些处理来应对侵蚀，但相对不锈钢效果还是差很多。这些处理只是暂时减缓腐蚀和侵蚀的速度。

然而，一旦侵蚀开始，管壁变薄的速度便会不断加速。这是因为高速流动的水不仅会对管道进行物理上的冲击，而且会破坏管道表面处理后的保护层。

蒸汽和冷凝水管道中除了上述的液冲击（LDI），还有其他类型的侵蚀。

冷凝水管道设计不当可能会造成由于闪蒸汽和生蒸汽泄漏而引起的侵蚀。实际上，虽然冷凝水管道是为输送冷凝水而设计的，但其中发生的情况却类似于蒸汽管道中传输高流速的湿蒸汽。这种类型的液冲击侵蚀通常被称为“闪蒸侵蚀"。

影响到闪蒸侵蚀的两个因素：

除外，冷凝水产生的闪蒸汽汽泡瞬间冷凝，冲击管壁或叶片的现象被称为“气蚀”。气蚀发生的原因是由于闪蒸汽本身占据体积较大，失去热量时其位置会被周围的冷凝水迅速占据，水会对管壁造成冲击。

由于蒸汽和冷凝水的比容不同，闪蒸汽的突然冷凝会造成很大的空间空缺，周围的冷凝水就会快速填补这些空缺，同时造成冲击，这也可以视作为一种水锤。这种因为闪蒸汽的迅速冷凝造成的冲击同样可以带来严重的侵蚀和损坏。

合理设计管道是减少侵蚀的一个重要方面。关键因素是回收管道的尺寸是否合适，能否容纳蒸汽和冷凝水的两相流，此处：

回水管线一般按平均水量进行设计。但是，如果使用的是像倒吊桶，热动力等间歇运作的疏水阀时，瞬间的排水量可能会大于计算的平均值，这样会使冷凝水流速变快，产生更加大的管道侵蚀。

间歇运行的疏水阀造成出口管道发生更大的侵蚀。

在这种情况下，冷凝水回收管线的转角应尽量远离这些间歇排水的阀门，如果成本允许，应尽量选择大一些的管道，或选择一些连续排水，如自由浮球或浮球设计的疏水阀。

蒸汽输送管道中的侵蚀就相对容易解决，主要是去除蒸汽中的小液滴。我们可以通过安装蒸汽－冷凝水汽水分离器来解决这一问题。

我们可以使用汽水分离器来分离蒸汽中的冷凝水。

虽然从锅炉生产出的蒸汽有比较高的干燥度，但没有过热器的锅炉产生的蒸汽多多少少都会含有一些水。在输送管道中蒸汽也会由于热辐射而造成冷凝。正因为如此，在合适的位置设置疏水点和安装汽水分离器就显得尤为重要。