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1、 空泡腐蚀 一 空泡产生的原因二 空泡腐蚀机理三 空泡腐蚀的危害四 空泡腐蚀的防护措施 主要内容 一 空泡产生的原因 空化 在流动的液体中 当局部区域的压力因某种原因而突然下降至与该区域液体温度相应的气化压力以下时 部分液体气化 溶于液体中的气体逸出 形成液流中的气泡 或称空泡 这一过程称为空化 空泡的形成首先需要从以下几个物理现象来解释 1 沸点与压强的关系 水的沸点随压强的降低而降低 2 压强与流速的关系 液体的压强随着液体的流速增大而减小 根据流体力学伯努利方程 二 空泡腐蚀 cavitationdamage 的认识过程 最初 认为空泡腐蚀是一种力学作用机制 以微射流机制与冲击波机制为代
2、表 除了机械作用理论 空泡腐蚀破坏还存在电化学理论 热作用理论和化学腐蚀理论 微射流机制 该理论认为 当空泡在压力梯度作用下或在边界附近溃灭时 空泡变形成扁平或元宝形 最后分裂 溃灭 并在溃灭前的瞬间 形成一束微型射流 从分裂的气泡中通过 冲向边壁 造成空蚀破坏 冲击波机制 由于液体内局部压力的变化引起蒸汽泡的形核 生长及溃灭 导致空蚀的产生 当液体内的静压力下降到低于同一温度下液体的蒸汽压时 在液体内就会形成大量的气泡 而气泡群到达较高压力的位置时 气泡就会溃灭 气泡的溃灭使气泡内所存储的势能转变成较小体积内流动的动能 使流体内形成流体冲击波 这种冲击波传递给流体中的过流部件时 会使过流部件
3、表面产生应力脉冲和脉冲式的局部塑性变形 甚至产生加工硬化 流体冲击波的反复作用使过流部件表面出现局部塑性变形和空蚀坑 电化学腐蚀机制 在空化过程中 空泡急速产生 扩张 又急速溃灭 在液体中形成冲击波或高速微射流 金属材料受到冲击后 表面晶体结构被扭曲 出现化学不稳定性 使邻近晶粒具有不同的电势 电极电位降低 形成了电偶腐蚀 造成被冲击部位的腐蚀 热作用机制 热作用理论认为 如果溃灭的空泡中含有相当数量的永久气体 则在空泡溃灭终了时气体的温度就会很高 而由于溃灭的过程很快 以致热交换不能使空泡内的气体在短时间内被周围水体冷却 这些热气体与金属表面接触时 使金属表面局部加热到熔点 或使其局部强度降
4、低而造成破坏 化学腐蚀机制 空泡溃灭时所形成的力学作用会将空蚀的产物清除掉 使暴露出新的表面进一步被腐蚀 同时由于空蚀形成了两相系统 气相中的水汽和自由氧助长了腐蚀的过程 现在的主流观点 引起破坏的起因是经常存在的纯力学因素 力学因素引起的材料的破坏是由于液体中空泡溃灭时形成的冲击波和微射流的综合作用所产生的巨大的反复冲击压强对材料造成强度破坏而形成的 虽然在空泡腐蚀过程中力学作用必然存在 但在腐蚀介质中 电化学腐蚀可以对空泡腐蚀起重要作用 二者相互促进 比单独一种因素所起到的破坏作用大的多 三 空泡腐蚀的危害 1 造成构件的空泡腐蚀破坏 2 引起结构物的振动 3 产生噪音 四 空泡腐蚀的防护措施 1 改善材料的抗蚀性能 2 阴极保护 3 添加缓蚀剂 谢谢大家
