食品级不锈钢等径弯头抵抗冲蚀的能力与其自身的材料性能有着密切的关系。研究表明,脆性材料和韧性材料在冲蚀下的磨损机制有很大的不同。脆性材料在气流所携带的颗粒冲击下,当冲击角处于90°时的磨损最严重,这主要是因为在固相颗粒的不断敲击下,脆性材料表面会发生裂纹的形成与扩展,并最终发生碎裂材料的剥离。韧性材料在大角度冲蚀(接近90°)时具有良好的耐冲蚀性,但是在小角度冲蚀时的磨损严重。一般而言最严重的冲蚀发生在15°~20°度的冲蚀过程。韧性材料的冲蚀磨损主要是由于颗粒作用下的表面塑性变形、疲劳以及硬颗粒的不断切割。食品级不锈钢等径弯头中高速通过气固两相流时,气流所夹带的颗粒对食品级不锈钢等径弯头内表面的冲蚀角度很小,因此韧性材料的磨损非常严重。本文中所测试的食品级不锈钢等径弯头材料中,316L具有强、韧结合和耐冲击的优良性能,优于其他材料。因此,其表面塑性变形相对最小,在小角度冲蚀作用下的附磨性能也最好。
如果食品级不锈钢等径弯头材料一定,那么影响其磨损率的诸多外在因素中,最重要的影响因素便是输送风速。实验结果证实,磨损率和输送风速呈指数关系,并且指数幂在1.2~2之间。这表明磨损率的绝对数值是随着输送风速的增长而快速增加的。在实际生产中通常可以根据磨损率和风速之间的函数关系确定一个临界风速值,将实际生产中的风速限制在此临界值以内。然而,一味限制风速在很多应用场合都是不现实,甚至是不可能的。所以很多预防措施的研究中都集中在食品级不锈钢等径弯头结构的改进上。目前一个趋势是,将以往常用的曲率半径与直径比值R/D在5~15之间的食品级不锈钢等径弯头,更换为R/D在2~3之间的短半径食品级不锈钢等径弯头。传统认为大曲率半径的食品级不锈钢等径弯头更接近直管,因此其磨损率应更小。然而实验研究发现并非如此.其主要原因就在于短半径食品级不锈钢等径弯头内部存在一个物料密集区,这个物料密集区的存在大大缓解了颗粒对食品级不锈钢等径弯头的作用。
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