空泡腐蝕的形成及防護(hù)
一、什么是空泡腐蝕
空泡腐蝕是腐蝕流體與金屬構(gòu)件做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng),引起流體壓力分布不均勻,在金屬表面局部地區(qū)產(chǎn)生渦流,氣泡迅速產(chǎn)生和破滅過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,而導(dǎo)致的一種局部腐蝕,這是沖刷腐蝕的一種特殊形式。
空泡腐蝕發(fā)生的過(guò)程主要是兩個(gè)步驟。首先,高速腐蝕性流體壓力的下降形成氣泡,如流體在經(jīng)過(guò)彎曲的表面時(shí)壓強(qiáng)會(huì)降低(如機(jī)翼),當(dāng)介質(zhì)壓強(qiáng)在某部分下降到介質(zhì)蒸汽壓以下時(shí)就會(huì)局部產(chǎn)生氣泡形成沸騰狀態(tài)。液體中產(chǎn)生空泡,通常是因液體的湍流或有溫度變化引起了局部壓力的下降造成的,空泡內(nèi)只含有少量水蒸汽。由于泡的存在時(shí)間非常短,泡破滅時(shí)產(chǎn)生的沖擊波高達(dá)每平方厘米四千大氣壓。繼而空泡在金屬材料表面發(fā)生爆裂,這種爆裂產(chǎn)生極端壓力沖擊,不僅能撕裂金屬表層,甚至把金屬體擊打出微小顆粒脫離基體。被破壞的金屬表面保護(hù)膜破口隨即重新修復(fù),在同一點(diǎn)上又形成新的空泡并迅擊破。這些氣泡在金屬表面著陸爆裂、形成反復(fù)不停的壓力沖擊,足以吞噬和挖空金屬表面。這個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行,產(chǎn)生更密集的、表面很粗糙的深蝕孔和最終穿孔。金屬表面保護(hù)膜的減薄或脫離導(dǎo)致新鮮金屬裸露而經(jīng)受更嚴(yán)重的腐蝕,湍流進(jìn)一步使腐蝕加劇。
可以說(shuō),空泡腐蝕是電化學(xué)腐蝕和汽泡破滅的沖擊波對(duì)金屬聯(lián)合作用而產(chǎn)生的,常發(fā)生于有高流速液體并有壓力變化的環(huán)境中,如裝配渦輪葉片、艦船螺旋槳推進(jìn)器和壓力變化大的管件通道等系統(tǒng)。泵的渦輪槳、艦船的螺旋推動(dòng)槳、發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子都直接接觸高速流體。空泡腐蝕具有很強(qiáng)的破壞性,產(chǎn)生空泡腐蝕的泵殼在很短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)損壞。在有些金屬構(gòu)件系統(tǒng),空泡腐蝕甚至?xí)?lái)災(zāi)難性的破壞。
二、如何預(yù)防減少空泡腐蝕的發(fā)生?
1、從水力學(xué)角度降低流體的壓力差,減少空泡的形成。如,增加管的內(nèi)部直徑,以提高由于流速降低引起的層流速度。
2、提高部件表面光潔度,降低空泡形成幾率。
3、采用陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行防腐。采用陰極保護(hù),目的不是降低材料的腐蝕速率,而是通過(guò)析出的氫氣來(lái)隔離緩沖空泡在金屬表面的著陸、爆裂和沖擊,能夠有效降低空泡腐蝕。
4、采用涂層保護(hù)方法。軍艦是海上作戰(zhàn)的重要武器裝備,安裝在水線下的尾軸架、尾鰭、舵、螺旋槳等艦船附體長(zhǎng)年浸泡在水下,如果由于缺少保護(hù),艦船附體輕則被沖刷腐蝕,重則發(fā)生空泡腐蝕,嚴(yán)重干擾艦船的靈活性、航速與隱蔽性,甚至影響部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力。采用涂層保護(hù)方法,用無(wú)機(jī)富鋅制成的冷鍍鋅涂料,具有很強(qiáng)的耐磨蝕、耐老化性能。加上相關(guān)的工藝技術(shù),在水下既可以抵抗破壞力極強(qiáng)的力學(xué)元素作用,還能防止自始至終的電化學(xué)因素作用。經(jīng)過(guò)研究人員的反復(fù)實(shí)驗(yàn)、研究、論證,目前,可以對(duì)艦船的鋼制附體達(dá)到十年以上的理想保護(hù)效果。不僅可以有效解決較輕的沖刷腐蝕,而且可以解決空泡腐蝕。
5、清除腐蝕介質(zhì)中的空氣也能緩解空泡腐蝕。容留的空氣在較低壓力下很容易成為空泡的形核體。通過(guò)有效的過(guò)濾手段在不同位置進(jìn)行捕撈和疏散污染物粒子來(lái)減少的污染物。
6、增加材料表面硬度、加工硬化或提高疲勞強(qiáng)度來(lái)降低空泡腐蝕的程度。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過(guò)降低晶粒尺寸可以減少空泡的破壞,還可以通過(guò)提高空化阻力來(lái)減少夾雜物存在的可能性。采用耐蝕材料雖不能免除但可以降低空泡腐蝕的程度。對(duì)接觸高速介質(zhì)流體的金屬表面從設(shè)計(jì)上最大可能去除壓力降,抑制氣泡的產(chǎn)生。
三、夢(mèng)能科技
夢(mèng)能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計(jì)、涂裝施工為一體的科技公司,夢(mèng)能科技專長(zhǎng)于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢(mèng)能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計(jì)階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。