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近年來(lái)，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(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)化程度進(jìn)行大量的研究，取得了很多成果。但對(duì)感應(yīng)熱處理設(shè)備的冷卻水污垢問(wèn)題的相關(guān)報(bào)告較少，對(duì)冷卻水結(jié)垢問(wèn)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(wèn)題，從而帶來(lái)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(lái)看，感應(yīng)熱處理電源冷卻水結(jié)垢問(wèn)題是影響感應(yīng)熱處理產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的一個(gè)重要因素，應(yīng)引起我們足夠的重視。

1.水垢對(duì)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(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)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(guò)程，增加設(shè)備停機(jī)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(shí)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(diǎn)及成因

水垢又稱硬垢或無(wú)機(jī)垢，為冷卻水中的難溶或微溶鹽在循環(huán)水運(yùn)行條件惡化時(shí)所形成的垢。常見(jiàn)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(jiàn)。

目前認(rèn)為水垢形成過(guò)程大致有以下六個(gè)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⁺+2PO₄^3-→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(dòng)區(qū)嚴(yán)重得多。這也是為什么我們?cè)谏a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)時(shí)，水泵的揚(yáng)程選擇大一些，流速較快的原因。

（3）化合和聚合作用

當(dāng)循環(huán)水中含有油污和烴類有機(jī)物時(shí)，它們會(huì)增加污泥的內(nèi)聚力和黏結(jié)力，從而加速污泥的長(zhǎng)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(kāi)式冷卻水系統(tǒng)的原因。

（4）微生物生長(zhǎng)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(huì)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(huì)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(huì)使黏泥變得堅(jiān)硬而難以清除。

上述的六個(gè)作用過(guò)程，既獨(dú)立又彼此相互影響，在這些作用過(guò)程中，結(jié)晶和沉降是污垢沉積的主要過(guò)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(bǔ)充水進(jìn)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(yáng)離子交換法等。鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的鈉離子與補(bǔ)充水中的鈣離子進(jìn)行離子交換。結(jié)果是水中的鈣離子與樹(shù)脂結(jié)合，而樹(shù)脂上的鈉離子則進(jìn)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(jìn)入冷卻水循環(huán)系統(tǒng)后，水中的鈣硬度仍很低，因此整個(gè)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(jìn)行循環(huán)使用，水質(zhì)定期進(jìn)行檢測(cè)。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(lái)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(yǔ)

對(duì)于感應(yīng)熱處理冷卻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，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(jì)及日常管理中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（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(shí)定期對(duì)軟化水的硬度進(jìn)行檢測(cè)。

（2）電源冷卻水采用閉式循環(huán)系統(tǒng)要優(yōu)于開(kāi)式冷卻系統(tǒng)。閉式冷卻系統(tǒng)可有效的減少外來(lái)微生物、灰塵及其他污染物的進(jìn)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(dāng)選用揚(yáng)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(qiáng)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(diǎn)，因此在冷卻系統(tǒng)中需要進(jìn)行水溫監(jiān)控，溫度超溫時(shí)進(jìn)行報(bào)警，一般情況下水溫不宜高于35℃。

（6）每年定期對(duì)電源冷卻系統(tǒng)進(jìn)行清理與檢測(cè)，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(cè)等。

本文摘錄于《金屬加工（熱加工）》

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