近年來，由于感應(yīng)熱處理具有節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高效、低成本，易于機械化、自動化等優(yōu)點，感應(yīng)熱處理技術(shù)在熱處理行業(yè)中得到快速的發(fā)展及應(yīng)用。熱處理技術(shù)人員在感應(yīng)熱處理工藝及設(shè)備的自動化程度進行大量的研究，取得了很多成果。但對感應(yīng)熱處理設(shè)備的冷卻水污垢問題的相關(guān)報告較少，對冷卻水結(jié)垢問題重視不夠，造成感應(yīng)熱處理日常管理中出現(xiàn)設(shè)備不穩(wěn)定、故障率高等問題，從而帶來產(chǎn)品熱處理質(zhì)量的不穩(wěn)定。根據(jù)我們多年使用感應(yīng)熱處理設(shè)備情況來看，感應(yīng)熱處理電源冷卻水結(jié)垢問題是影響感應(yīng)熱處理產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的一個重要因素，應(yīng)引起我們足夠的重視。
1.水垢對感應(yīng)熱處理設(shè)備影響
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中一旦有水垢形成，它會給系統(tǒng)帶來如下危害：影響熱交換器傳熱，增加系統(tǒng)內(nèi)水流阻力，加劇系統(tǒng)設(shè)備腐蝕過程，增加設(shè)備停機清洗次數(shù)等。
水垢產(chǎn)生部位主要在感應(yīng)電源電器元件的冷卻的內(nèi)壁、變壓器冷卻銅管的內(nèi)壁，感應(yīng)器銅管的內(nèi)壁等，如圖1、圖2、圖3所示。水垢得產(chǎn)生直接降低電源冷卻效果，使電器元件的壽命降低，同時造成電源有效輸出功率的降低。
圖1 管路結(jié)垢
圖2 感應(yīng)器結(jié)垢
圖3 電源可控硅冷卻水套水垢
2.水垢的特點及成因
水垢又稱硬垢或無機垢，為冷卻水中的難溶或微溶鹽在循環(huán)水運行條件惡化時所形成的垢。常見的水垢有碳酸鈣、磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂、硅酸鈣、氧化鐵等，其中以碳酸鈣為主要成分的碳酸鹽垢比較常見。
目前認為水垢形成過程大致有以下六個方面：
（1）結(jié)晶作用
水垢的形成主要是微常溶鹽類的結(jié)晶作用，如下反應(yīng)所示：
Ca（HCO3）2→CaCO3+CO2+H2O
Mg（HCO3）2→MgCO3+CO2+H2O
MgCO3+H2O→Mg（OH）2+CO2
3Ca2++2PO43-→Ca3（PO4）2
其結(jié)晶核心可以是管道粗糙不平處，也可以是水中的懸浮物。
（2）沉降作用
水中原有的懸浮粒子和已形成的結(jié)晶體，依靠重力沉降在金屬設(shè)備的表面處，而這種沉降產(chǎn)生的污垢在在停滯區(qū)比流動區(qū)嚴重得多。這也是為什么我們在生產(chǎn)現(xiàn)場經(jīng)常發(fā)現(xiàn)冷卻水流速減慢后，加速發(fā)生冷卻水路的堵塞的主要原因，也是在電源冷卻水系統(tǒng)設(shè)計時，水泵的揚程選擇大一些，流速較快的原因。
（3）化合和聚合作用
當循環(huán)水中含有油污和烴類有機物時，它們會增加污泥的內(nèi)聚力和黏結(jié)力，從而加速污泥的長大和在金屬表面上附著。電源冷卻水采用閉式冷卻系統(tǒng)優(yōu)于開式冷卻水系統(tǒng)的原因。
（4）微生物生長作用
微生物除了產(chǎn)生微生物黏泥處，微生物本身又是懸浮物質(zhì)結(jié)晶核心，它的繁殖將會增加污垢沉積。
（5）腐蝕作用
腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，是污泥組成的一部分，另外腐蝕作用又會使金屬表面粗糙，有利用于結(jié)垢和沉降作用。
（6）烘烤作用
若污垢受到高溫烘烤，會使黏泥變得堅硬而難以清除。
上述的六個作用過程，既獨立又彼此相互影響，在這些作用過程中，結(jié)晶和沉降是污垢沉積的主要過程。
3.冷卻水系統(tǒng)的防垢
在工業(yè)生產(chǎn)中，碳酸鹽垢的防止方法目前有兩類：
（1）外部處理，即在補充水進入冷卻水系統(tǒng)之前，就將其結(jié)垢物質(zhì)去除或降低，如石灰沉淀法，鈉型陽離子交換法等。鈉型陽離子交換樹脂上的鈉離子與補充水中的鈣離子進行離子交換。結(jié)果是水中的鈣離子與樹脂結(jié)合，而樹脂上的鈉離子則進入水中。其反應(yīng)式為：
R（SO3Na）2+Ca（HCO3）2—R（SO3）2Ca+2NaHCO3（軟化反應(yīng))
軟化后的軟水不含或僅含少量的鈣離子，得到的軟化水進入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)后，水中的鈣硬度仍很低，因此整個冷卻水系統(tǒng)不易結(jié)垢。即外部處理的冷卻水，加入到電源冷卻系統(tǒng)中進行循環(huán)使用，水質(zhì)定期進行檢測。此方法在感應(yīng)熱處理冷卻水系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
（2）內(nèi)部處理，即向循環(huán)冷卻水中加一些藥品，使水中的結(jié)垢物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不結(jié)垢物質(zhì)，或者使水中的結(jié)垢物質(zhì)變形、分散、穩(wěn)定在水中，如加酸法，加水質(zhì)穩(wěn)定劑法等。阻垢劑法：在循環(huán)冷卻水中，加入少量的化學(xué)藥劑，就可以將其極限碳酸鹽硬度提高，起到防止結(jié)垢的作用，這種藥劑稱為阻垢劑。內(nèi)部處理由于需要加入一些藥品，可能帶來水質(zhì)的污染,在熱處理感應(yīng)熱處理系統(tǒng)中還較少應(yīng)用。
4.結(jié)語
對于感應(yīng)熱處理冷卻系統(tǒng)來說，為了保證冷卻系統(tǒng)不結(jié)垢或少結(jié)垢，在感應(yīng)熱處理水冷系統(tǒng)設(shè)計及日常管理中應(yīng)注意以下幾點：
（1）電源冷卻水采用軟化水，是保證水不結(jié)垢或少結(jié)垢的前提，同時定期對軟化水的硬度進行檢測。
（2）電源冷卻水采用閉式循環(huán)系統(tǒng)要優(yōu)于開式冷卻系統(tǒng)。閉式冷卻系統(tǒng)可有效的減少外來微生物、灰塵及其他污染物的進入。減輕水結(jié)垢的化合和聚合作用。
（3）在冷卻系統(tǒng)中，水泵的選用應(yīng)當選用揚程偏大的水泵，增大管路中的水流速，減少水垢的沉降作用。
（4）在電源冷卻系統(tǒng)中，管路采用不銹鋼管，銅管或增強的塑料管，避免采用鍍鋅鋼管。
（5）在冷卻系統(tǒng)中，水溫的控制是重點，因此在冷卻系統(tǒng)中需要進行水溫監(jiān)控，溫度超溫時進行報警，一般情況下水溫不宜高于35℃。
（6）每年定期對電源冷卻系統(tǒng)進行清理與檢測，也是保證冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件。如板換的定期清理，塑料軟管的老化更換，水溫、壓力監(jiān)視儀表的檢測等。
本文摘錄于《金屬加工（熱加工）》
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