DE2241081A1 - Vorrichtung zur verhuetung von erosionskorrosion in stroemungsraeumen - Google Patents

Vorrichtung zur verhuetung von erosionskorrosion in stroemungsraeumen

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DE2241081A1
DE2241081A1 DE19722241081 DE2241081A DE2241081A1 DE 2241081 A1 DE2241081 A1 DE 2241081A1 DE 19722241081 DE19722241081 DE 19722241081 DE 2241081 A DE2241081 A DE 2241081A DE 2241081 A1 DE2241081 A1 DE 2241081A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15DFLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00Influencing flow of fluids
    • F15D1/02Influencing flow of fluids in pipes or conduits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Verhütung von Erosionskorrosion in Strömungsräumen In Strömungsräumen, wie insbesondere Rohrleitungen, Armaturen, Wärmetauschern und Strömungsmaschinen, die aus Grauguß, einem unlegierten oder nur schwach legierten. Stahl hergestellt sind, treten bei Betrieb mit Wasser oder NaBdampf unter bestimmten Bedingungen nach einiger Zeit Abtragungen an den Wandungen dieser Strömungsräume auf, die als Erosionkorrosion bezeichnet werden. Aber auch bei anderen Kombinationen von Werkstoffen und Strömungsmedien sind derartige Erscheinungen möglich, z. B. bei einer Kombination von Kupfer oder Messing und Wasser. Voraussetzung für eine derartige Erosionskorrosion ist, daß das strömende Medium und der Wandwerkstoff miteinander reagieren und eine gesonderte Schicht bilden, die Jedoch stets vom Strömungsmittel wieder gelöst wird. Bei einem Zusammentreffen von Eisen und Wasser bildet sich dabei eine Schicht von Fe (OH>2, die bei Temperaturen unterhalb von 150 bis 2000 C nur sehr langsam in den widerstandsfäbigeren und unlöslichen Magnetit übergeht, daS es bei großen Strömungsgeschwindigkeiten und einer Strömung richtung direkt auf die Wandung nicht zu einer SEttigung der b.rtlhrenden Wasserschicht an Fe (OH)2 kommt.
  • Es ist bekannt, daß man eine Gefährdung dieser Oberfläche durch die Wahl eines geeigneteren Worketaffes vermeiden kann; beispielsweise kann bei Wasser oder Naßdampfströmungen durch die Verwendung eines 13%igen Ohromstahles oder durch eine Plattierung der Wandung mit entsprechenden Werkstoffen ein Abtragen der Wandung weitgehend verhindert werden. Die Verwendung derartiger hochlegierter Werkstoffe ist Jedoch außerordentlich teuer. Eine Plattierung der Wandung mit,diesen Werkstoffen ist im allgemeinen wirtschaftlicher, jedoch ist nicht in jedem Fall ein dauerhaftes Haften dieser Plattierung an der Wandung gewährleistet. DarUber hinaus ist es aber auch möglich, durch eine Vergrößerung des Strömungsquerschnittes die Strömungsgeschwindigkeit herabzusetzen, um somit die auftretenden Abtragungen zu verringern - meist ist eine derartige Querschnittsvergrößerung jedoch aus Platzgarenden nicht möglich.
  • Der Erfindung liegt demgegendber die Aufgabe zugrunde, ein Auftreten von Erosionskorrosion an der Wandung mit einfachen Mitteln zu verhindern. Wesentlich für des Auftreten einer Erosionskorrosion ist dabei ein starker Stoffaustausch in der BerUhrungsschicht. Diese Bedingung ist überall dort gegeben, wo eine Grenzschicht aus einer Schicht hoher Gesamtenergie neu entsteht, d. h. insbesondere an Stellen örtlicher Maxime des statischen Druckes an den Wänden. Dies gilt insbesondere fUr den Bereich von Staupunkten, an denen eine Strömung direkt auf die Wandung auftritt oder bei parallel beströmten Wandungen dort, wo die Sekundäretrömung Staupunkte aufweist.
  • Die Erfindung besteht dabei darin, daß an den Wandungen im Bereich der Staupunkte von Haupt- und Sekundärströmungen Einbauten derart vorgesehen sind, daß sich die Staupunkte auf die Einbauten verlagern. Dabei ist es zweckmäßig, wenn diese Einbauten aus Platten oder Profilleisten bestehen, die auf der angeströmten Wandung befestigt sind. Diese Einbauten können zumindeat im Bereich der sich auf ihnen ausbildenden Staupunkte aus einem geeigneterem Material als das der angeströmten Wandung bestehen.
  • Durch diese Einbauten wird erreicht, daß sich die Staupunkte auf die Einbauten selbst verlagern und somit die Ausbildung von Grenzschichten mit hohem Stoffaustausch an der Wandung selbst verhindert werden. Falls nun noch eine Erosionskorrosion auftritt, so erfolgt diese an den Einbauten, die jedoch bei einer Herstellung aus geeignetem Material dagegen weniger empfindlich sind oder bei einer Herstellung aus glei--chem Naterial wie die zu schütende Wandung derart dimensioniert sein können, daß während der angenommenen Betriebsdauer ein völliger Abtrag dieser Sinbauten nicht erfolgt.
  • In einer schematischen Zeichnung sind anhand von AusfUhrungsbeispielen Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1a und ib das Grundprinzip der Erfindung am Beispiel einer senkrecht angeströmten Wandung; Fig. 2a und 2b die entsprechenden Strömungsverhältnisse an einem quer angeströmten Rohr, die Fig. 3a bis 3d die Verhältnisse in einem Rohrkrtimmer und Fig. 4 eine spezielle Ausführungsform der Einbauten.
  • In Fig. 1a ist zunächst der Fall dargestellt, daß eine ebene Wandung 1 durch eine Strömung 2 senkrecht aus einer Rohrleitung 3 angeströmt wird. Dabei bildet sich auf der Wandung 1 ein Staubereich S1 aus, dessen Ausdehnung durch die Kreuze vor der Wandung 1 gekennzeichnet ist. Im Bereich dieses Staupunktes liegt das örtliche Maximum des statischen Druckes.
  • Es stellt eine besondere Gefährdung dieser ebenen Wandung 1 dar.
  • Nach Fig. ib sind nunmehr erfindungsgemäß im Bereich des sich ausbildenden Staupunktes an der ebenen Wandung 1 Einbauten 5 vorgesehen, die nach dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel aus einer sich gegen die Anströmrichtung erstreckende Platte bestehen können. Wie aus der schematischen Darstellung zu ersehen ist, verlagert sich nunmehr der Staupunkt S1 nach Fig.
  • 1a von der Wandung 1 als Staupunkt S1' auf die Oberfläche der Einbauten 5. Dadurch wird die Beanspruchung der Wandung und evtl. auftretende Erosionskorrosionen von der Wandung 1 auf die Einbauten 5 gelegt. Da diese Einbauten aus einem geeigneteren Material bestehen können, werden sie selbst praktisch nicht angegriffen, gleichzeitig ist die Wandung entlastet und so vor Erosionskorrosionen sicher geschützt.
  • In Fig. 2 sind die gleichen Verhältnisse an einer quer angeströmten Rohrleitung 6 dargestellt. Auch hierbei bildet sich im Anströmbereich vor dem Rohr ein Staupunkt S1 aus, der wieder durch Kreuze gekennzeichnet ist. Wie aus Fig. 2b zu ersehen ist, ist nunmehr ebenfalls auf der Anströmseite des Rohres 6 eine Profilleiste 7 vorgesehen, so daß sich der Staupunkt S7' auf dieses Einbauteil 7 verlagert und somit die eigentliche Rohrwandung entlastet.
  • Bei den bisher dargestellten AuefUhrungsbeispielen wurden derartige Korrosionen im Bereich der Staupunkte von Hauptströmungen verursacht. In Fig. 3a bis 3d ist ein Fall dargestellt, bei dem derartige Erosionskorrosionen auch im Bereich des Staupunktes von Sekundärströmungen auftreten.
  • Derartige Strömungen finden sich beispielsweise in Rohrkrümmern 8, wie sie in Fig. 3a gezeigt sind. In diesem Rohrkrttmmer bildet sich eine Grenzschichtströmung aus, die durch die Pfeile 9 in Fig. 3a und in dem Schnitt nach Fig. 3b dargestellt ist. Die Stellen höchster Beanspruchung liegen dabei im Bereich der Staupunkte S2 dieser Sekundärströmung, die ebenfalls wieder durch Kreuze gekennzeichnet sind. Da es sich hierbei um einen räumlich ausgedehnten Staupunkt handelt, ist es zweckmäßig, die Einbauten in mehrere Einzelelemente aufzuteilen. Wie aus Fig. 3c zu ersehen ist, sind senkrecht zur außenliegenden Wandung mehrere Einzelleisten 10 vorgesehen, die ein Ablösen der Grenzschicht von der Rohrwandung und ein Verlagern der Staupunkte S2 auf die Einbauten selbst bewirken. Dabei ist es ferner zweckmäßig, wenn diese Leisten 10 so gekrümmt sind, daß sie normal zur Richtung der Grenzschichtgeschwindigkeit stehen, wie das aus dem Schnitt nach Fig. 3d zu ersehen ist. Hierdurch wird der Austausch der energiearmen Grenzschicht mit der energiereichen Hauptströmung verringert und neben diesem Vorteil geringerer Schubspannungen und eines geringeren.Stoffaustausches auch ein geringerer Druckverlust erreicht.
  • Wenn die Staufläche auf den Einbauten senkrecht auf der zu schützenden Wand steht, wie es bei der Gefährdung durch den Staubereich einer Sekundärströmung beispielsweise bei einer Kriimmerströmung der Fall ist, empfiehlt es sich, diese Einbauten mit einer eindeutigen Abreißkante zu versehen, wie das in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 gezeigt ist. Die Einbauten 10 sind dabei auf der Ånströmseite mit Ansätzen 11 versehen, so daß die Staubereichsströmung 12 auf den Einbauten 10 von der zu schützenden Wand ferngehalten wird, d. h.
  • die abreißende Strömung nicht auf die zu schützende Wand gerichtet ist.
  • Mit den beschriebenen Einbauten aus hochwertigem Material werden somit sicher Auswaschungen der zu schützenden Wandungen verhindert. Es ist dabei auch möglich, anstelle von Einbauten aus einem Werkstoff höherer Fe3tigkeit, entsprechende Einbauten aus gleichem Material wie die zu schützende Wandung zu verwenden, die dann aber stärker dimensioniert sein mttssen. So können beispielsweise anstelle von Einbauten auf einem quer angeströmten Rohr, wie das in Fig. 2b dargestellt ist, auch handelstibliche Flossenrohre aus homogenem Material verwendet werden, wobei diese Flossen dann entgegen der Hauptströmungsriohtung gerichtet sein müssen. Dies ist möglich, wenn abgesehen werden kann, daß diese Flossen im Laufe der Betriebszeit nicht voll abgetragen werden.
  • Um ein Anschweißen der Einbauten an die zu schütenden Flächen zu erleichtern, kann es auch zweckmäßig sein, lediglich diejenigen Flächen der Einbauten mit einem korrosionsbeständigen Material zu versehen, die der erhöhten Beanspruchung ausgesetzt sind.
  • 6 Ansprüche 4 Fig.

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung zur Verhütung von Erosionekorrosionen an den Wandungen von Räumen, die von FlUeigkeiten oder Naßdampf durchströmt sind, insbesondere in Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Wandungen (1, 6, 8) im Bereich der Staupunkte (S1, S2) VOD Haupt- und Sekundärströmungen Einbauten (5, 7, 10) derart vorgesehen sind, daß sich die Staupunkte (S1 S1, 2 auf die Einbauten selbst verlagern.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten aus Platten oder Profilleisten (5, 7, 10) bestehen, die auf der angeströmten Wandung (1, 6, 8) befestigt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5, 7, 10) zumindest im Bereich der sich auf ihnen ausbildenden Staupunkte (S1', S2') aus einem gegen Erosionskorrosion widerstandefähigerem Naterial als das der angeströmten Wandung bestehen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten in mehrere Einzelelemente (10) aufgeteilt sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelelemente (10) senkrecht zur Grenzechicht (9) der angeströmten Wandung (8) angeordnet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der AnsprUche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (10) mit Abreißkanten (11) für die Strömung versehen sind.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2723693C2 (de) * 1977-05-25 1983-01-05 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Vorrichtung zur Verhütung von Erosionskorrosionen an Speisewasservorwärmern
EP0156269A2 (de) * 1984-03-27 1985-10-02 INNOFINANCE Altalános Innovácios Pénzintézet Verfahren und Vorrichtung zum Vermindern von Strömungsverlusten in strömungstechnischen Maschinen und Einrichtungen
FR2583118A1 (fr) * 1985-06-10 1986-12-12 Irrifrance Sa Ste Nle Dispositif dissipateur d'energie a chicanes et cavites a effet tourbillonnaire
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CN103953816A (zh) * 2014-03-31 2014-07-30 镇江中佳电器有限公司 一种电缆生产线用差压罐

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