Разрушение металла при кавитации

Эрозия — это износ и выбивание частиц из поверхности твердого металла под влиянием потока жидкого металла. Кавитацией называют разрушение твердого металла под микроударным воздействием жидкометаллической среды это воздействие проявляется при захлопывании на поверхности твердого металла паровых пузырьков, имеющихся в жидкости. Следовательно, кавитация — это усталостный процесс, протекающий в микрообъемах поверхностного слоя твердого металла. [c.147]

Если на участке всасывания лопастного насоса абсолютное давление перекачиваемой жидкости окажется ниже давления насыщенных паров этой жидкости при данной температуре, внутри жидкости начнут образовываться пузырьки пара. При дальнейшем движении жидкости внутри насоса давление ее начинает повышаться и пузырьки подвергаться сжатию. Под влиянием сжатия происходит конденсация пара частицы жидкости, стремясь заполнить освобождающийся объем, с большой скоростью ударяются друг о друга. При этом в жидкости возникают местные ударные давления, достигающие нескольких сотен атмосфер. Явление парообразования с последующим захлопыванием пузырьков -при выносе их в зону повышенного давления носит название кавитации. В лопастном насосе кавитация вызывает шум, сотрясение установки, нагрев жидкости. Частицы жидкости, ударяясь не только одна о другую, но и об элементы насоса, вызывают местные разрушения металла (эрозию), а выделившиеся из жидкости при кавитации газы способствуют коррозии. При интенсивной кавитации насос может быть выведен из строя в течение нескольких часов работы. По этой причине допускать работу насоса при кавитации нельзя. [c.69]

Если условия движения жидкости таковы, что образуются постоянные области высоких и низких (ниже атмосферного) давлений, на поверхности раздела сред металл—жидкость образуются и лопаются пузырьки. Это явление называется кавитацией. Разрушение металла вследствие кавитации называется кавитационной эрозией или кавитационным разрушением. Разрушение металла можно воспроизвести в лабораторных условиях, подвергая [c.115]

На рис. 6 показан характер разрушения деталей проточной части насоса, работающего в условиях перекачки загрязненной песком или илом воды. Отдельные участки поверхности некоторых деталей (рис. 6, а) имеют борозды по направлению движения потока, что свидетельствует о действии абразивного фактора. Вся рабочая поверхность этой детали имеет вид размытого водой металла. На других деталях проточной части насоса в отдельных местах имеются кавитационные раковины глубиной до 5 мм (рис. 6, б), свидетельствующие о наличии явления кавитации. Для деталей насосов и других подобного типа гидромашин наиболее характерно разрушение металла вследствие абразивного действия движущихся в потоке твердых частиц. Однако при больших скоростях сама жидкость оказывает на металл сильное разрушающее действие из-за возникновения в потоке кавитации. [c.19]

Коррозионная кавитация — разрушение металла, обусловленное одновременным коррозионным и ударным воздействием внешней среды. [c.15]

Кавитация приводит к эрозионному и коррозионному разрушению металлов, особенно чугуна и углеродистой стали. Более устойчивы к кавитационному разрушению материалы, которые наряду с механической прочностью (противодействие эрозии) обладают химической стойкостью (противодействие коррозии), например, нержавеющая сталь и бронза. [c.64]

Наибольшая интенсивность разрушения металлов в водной среде вследствие кавитации проявляется при температурах 40— 50 °С. Чугуны и углеродистые стали подвержены в воде в несколько раз более быстрому кавитационному разрушению, чем сплавы, отличающиеся высокой коррозионной стойкостью (хромистые, хромоникелевые стали, некоторые бронзы, монель и т. д.). [c.456]

Помимо перечисленных видов коррозии возможны также коррозия под напряжением — при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений в металле щелевая коррозия — ускорение коррозионного разрушения металла электролитом в узких зазорах и щелях (в резьбовых и фланцевых соединениях) коррозионная эрозия — при одновременном воздействии коррозионной среды и трения коррозионная кавитация — при одновременном коррозионном и ударном воздействии окружающей среды (разрушение лопаток гребных винтов на судах, коррозия лопаток рабочих колес центробежных насосов). [c.8]

Коррозионно-механическое разрушение металлов происходит при одновременном воздействии коррозионной среды и механических напряжений. Основные виды коррозионно-механического разрушения металлов коррозионное растрескивание, коррозионная усталость, фреттинг-коррозия, коррозионная эрозия, кавитация, сульфидное растрескивание, водородное охрупчивание. [c.14]

В тех местах потока жидкости, где местное давление снижается до величины давления насыщенного пара при температуре потока, часть жидкости испаряется и образуются пузыри или газовые полости. Распад пузырей начинается, когда они находятся в области, где местное давление выше, чем давление насыщенного пара. Исчезновение пузырей й полостей может вызывать нежелательный шум и вибрацию, а также значительную эрозию или питтинг металла. Очень важным последствием кавитации в жидких системах является снижение эффективности оборудования Дополнительные данные о механизме кавитации и о разрушении вследствие кавитации могут быть найдены в литературе [c.179]

Разрушению металла несомненно способствует, помимо указанного механического, также и химическое действие кавитации. Последнее обусловлено тем, что кислород воздуха в момент его выделения из воды, взаимодействуя с паром, газом и твердым металлом в условиях быстрого и резкого изменения давления и температуры обладает весьма высокой химической активностью. Однако главной причиной разрушения металла следует считать все же механическое воздействие гидравлических ударов и вибраций на поверхность обтекаемых тел, находящихся в зоне кавитации. Это подтверждается тем, что кавитационные разрушения были получены на таких химически стойких материалах, как стекло, агат и золото. [c.157]

В предлагаемой серии термин коррозия используется в очень широком смысле, включающем не только разрушение металла в водных средах, но и явление, которое обычно называют высокотемпературным окислением. Более того, в дальнейшем в данной серии планируется рассмотрение коррозии всех твердых веществ в разнообразных средах. В современной технике наряду с металлами и сплавами используются стекла, вещества с ионным строением, полимеры и композиты всех перечисленных материалов. Представляющие практический интерес коррозионные среды включают жидкие металлы, широкую номенклатуру газов, неводные электролиты и другие неводные жидкости. Комплексные процессы разрушения материалов, основанные на явлениях износа, кавитации, фреттинга, рассматриваются с учетом последних достижений науки о коррозии. Ученые смежных областей науки в частности физики, металлофизики, физико-химики и электроники, могут оказать существенное влияние на решение многих коррозионных проблем. Мон<но надеяться, что публикуемые обзоры позво- [c.7]

В будущем потребуются новые материалы, полученные электроосаждением, которые будут эксплуатироваться, может быть, в необычных для настоящего времени коррозионных средах, включающих жидкие металлы, расплавы, неводные электролиты и жидкости, широкую номенклатуру газов. Большое распространение получит изготовление копий для рабочей поверхности пресс-форм, используемых для переработки пластмасс, нередко с абразивными наполнителями. Возникнут проблемы комплексных процессов разрушения металла копии, часто основанных на явлениях изнашивания, кавитации, фреттинга, поэтому необходимо применять новейшие достижения науки о коррозии. [c.280]

Коррозионные процессы в значительной степени зависят от того, находится ли электролит в покое или движении. Кривая зависимости скорости коррозии от скорости движения электролита приведена на фиг. 8. Сначала с увеличением скорости движения коррозия усиливается (по сравнению с неподвижными системами) вследствие ускоренного подвода кислорода к катодным участкам металла, далее коррозия ослабляется, что объясняется замедляющим действием кислорода и ростом пассивирующей пленки продуктов коррозии. При большой скорости движения жидкости скорость коррозии интенсивно увеличивается, что является результатом струйной коррозии, при которой струйки жидкости срывают с поверхности металла защитные пленки. При еще более высоких скоростях движения раствора имеет место особое явление, называемое кавитацией. В этом случае разрушение металла в основном происходит в результате действия механического фактора коррозионный процесс является лишь дополнительным фактором [18]. [c.21]

В настоящей работе рассмотрены вопросы механического разрушения металлов жидкостью, протекающего в микрообъемах поверхностного слоя. Установлено, что в этом случае в разрушении металла кроме кавитации участвуют и другие разрушающие факторы. Этот процесс поверхностного (контактного) разрушения металла обычно называют общим термином — гидроэрозия. [c.5]

РАЗРУШЕНИЕ МЕТАЛЛА ПРИ КАВИТАЦИИ [c.29]

Развитие процесса гидроэрозии обычно приводит к интенсивному разрушению отдельных участков рабочей поверхности детали. Борьба с таким разрушением металла сопряжена с большими трудностями. Наилучший эффект получают в том случае, когда наряду с выбором эрозионно-стойкого материала ведут борьбу с самим явлением кавитации. В связи с этим во избежание кавитационного разрушения деталей целесообразно использовать наиболее удобные конструктивные формы, устраняющие явление кавитации, выполнять рациональный выбор материала или применять эффективную обработку, упрочняющую рабочую поверхность детали. [c.9]

В связи с исключительной сложностью явления гидроэрозии, обусловленной многообразием процессов, которые развиваются при разрушении металла в жидкой среде, и явления кавитации как основного фактора механического воздействия в настоящее время не представляется возможным разработать общую теорию гидроэрозии хотя бы в первом приближении. Отсутствует также и [c.25]

В работе [23] показано, что с увеличением коэффициента поверхностного натяжения жидкостей интенсивность разрушения металла в условиях кавитации возрастает (рис. 13). Согласно кинетической теории чистые жидкости могут выдерживать очень высокие растягивающие напряжения, а реальные жидкости разрываются при низких давлениях, близких к давлению пара. Это [c.28]

Разрушение металла при кавитации является чисто механическим явлением и происходит исключительно от пульсирующих ударов в разрушающей области кавитационной зоны. Это подтверждается тем, что на поверхности испытанных металлических образцов имеются вмятины микроскопических размеров. [c.32]

Скорость потока определяет характер механизма гидроэрозии и интенсивность процесса разрушения металла при кавитации. Известно, что поток жидкости при встрече с препятствием образует вихревые движения. При высоких скоростях потока происходит срыв вихрей с интенсивным образованием кавитационных полостей. Частота срывов вихрей возрастает с увеличением скорости потока. Возникающие в вихревом потоке разрывы способствуют образованию отдельных микрообъемов жидкости, которые в определенный момент приобретают большую кинетическую энергию, а энергия расходуется при движении и ударе на разрушение микрообъемов металла. При высоких скоростях потока возможны и другие явления, вызывающие разрушение металла в микрообъемах. В некоторых работах [32, 58 ] указана вероятность возникновения в потоке высокочастотных импульсов отрыва жидкости, которые могут вызвать разрушение металла на отдельных микроучастках поверхности. Вопросы, связанные с влиянием скорости потока на механизм гидроэрозии металла, мало исследованы, и пока нет возможности предложить утвердительные практические рекомендации. [c.55]

Анализ экспериментальных данных показывает, что доля участия электрохимического процесса в разрушении металла по сравнению с механическим фактором уменьшается с увеличением скоро- сти движения образца в жидкости. Ведущая роль механического фактора резко возрастает после появления в жидкости большого числа разрывов. В этих условиях усиливается разрушающее действие кавитации, а влияние агрессивной среды сводится только к снижению прочности металла. Известно, что такое снижение прочности зависит от многих факторов, и в первую очередь от характера нагрузки, агрессивности среды, природы сплава и длительности работы под напряжением. [c.62]

На основании своих опытов Уилер [81 ] предложил следующую гипотезу, объясняющую механизм эрозии металлов при кавитации. По его мнению, в таких условиях возникают высокие местные давления, способные вызвать в микрообъемах металла пластическую деформацию и местную концентрацию напряжений. Значительная часть работы деформации переходит в тепло, в результате в микрообъемах металла резко возрастает местная температура. Кроме того, местная температура может сильно возрасти (теоретически до нескольких тысяч градусов) в результате сокращения кавитационного пузырька. В этих условиях при наличии агрессивной среды образуются окислы, которые препятствуют свариванию смещенных объемов металла. Развитие такого процесса приводит к образованию аморфной смеси, состоящей из массы металла и его окислов. Смесь отделяется от поверхности при эрозии, и на этом месте снова образуются такие же продукты износа. Подобное представление о роли коррозии и механизме кавитационного разрушения металлов нуждается в более глубоких и тонких экспериментальных исследованиях. [c.71]

Под коррозией металла или металлической конструкции подразумевают их разрушение, происходящее под влиянием химического или электрохимического воздействия внешней среды. При этом металл или компоненты сплава переходят в окисленное (ионное) состояние. В результате происходит постепенная, а иногда и достаточно резкая потеря основных функций конструкции. Механическое разрушение, например, излом, или истирание поверхности (эрозия), а также радиоактивный распад металла имеют, в отличие от коррозии, физическую природу. В практике довольно часто встречаются также случаи разрушения металла при совместном коррозионно-механическом воздействии коррозионная эрозия (кавитация), коррозионное растрескивание, коррозионная усталость и др. [c.13]

Кроме механического воздействия кавитации на разрушение металла оказывают влияние химическое воздействие, обусловленное высокой активностью кислорода воздуха в момент выделения его из воды, и процессы электромеханической коррозии. [c.100]

Следует различать разрушение, вызванное кавитацией, коррозией и эрозией. Коррозия является следствием химического и электролитического воздействия сред на металл, а эрозия происходит в результате отрыва частиц металла, твердыми телам и, транспортируемыми перекачиваемой жидкостью (например, песком, породой, коксом и пр.). [c.118]

Разрушение металла при кавитации происходит путем изъязвления поверхности, а при эррозии — в связи с ее истиранием. В обоих случаях может быть значительно снижена несущая способность металлической детали, кроме того, поверхности металла, разрушенные-кавитацией или эрозией, значительно более активны в электрохимических и химических процессах. [c.15]

Опытами, проведенными с резиновым покрытием, также подтверждается механический характер разрушения металлов при кавитации [15]. [c.236]

Галлер [12] обнаружил, что поведение различных металлов во время опытов с прямыми з дарами струи и с кавитацией аналогично. В обоих случаях разрушение металла вызвано гидравлическими ударами, и хотя характер ударов является различным, но результаты действия их совершенно сходны. [c.236]

С возрастанием скорости течения коррозия усиливается, особенно в турбулентном потоке. Движущаяся морская вода может разрушать слой ржавчины и усиливать приток кислорода. Ударное водействие воды ускоряет разрушение металла. Кавитация обнажает свежую поверхность стали и тем самым усиливает коррозию Повышение температуры среды способствует ускорению коррозии. Вместе с тем нагрев морской воды может приводить к выпадению защитного осадка или уменьшать концентрацию растворенного кислорода [c.36]

Эрозионно-коррозионное изнашивание — разрушение металла при одновременном воздействии эрозионно-абразивного и коррозионного факторов Г идроэрозионно- (кавитационно-) коррозионное изнашивание—разрушение металла под воздействием движущейся жидкости, кавитации, гидравлических ударов Фреттинг-коррозия — коррозионно-механический износ поверхностей металла, имеющих колебательное относительное движение малой амплитуды (не более 130 мкм) [c.35]

Керр [17] испытал на кавитацию в морской воде 80 различны. металлов с помощью специального вибрационного аппарата, разработанного Массачузетским технологическим институтом. Эти опыты показали, что в морской воде разрушение, вызванное кавитацией, проявляется немного сильнее, чем в пресной. Кроме того, было установлено, что температура воды заметно влияет на потерю металла при кавитации эта потеря возрастает с увеличением температуры. [c.236]

Явление кавитации (от avitas — пустота) представляет собой возникновение в потоке жидкости парогазовых пузырьков, где давление снижается до давления паров жидкости при соответствующей температуре, и последующее сокращение этих пузырьков при перемещении их в зону повышенного давления. Кавитационное разрушение металла вызывается гидравлическими импульсами ударного характера, которые возникают при быстром сокращении парогазовых пузырьков, попадающих в область более высоких давлений. Результаты работ, выполненных в этой области [15, 58, 61], показывают, что механизм кавитационного разрушения очень сложен и до настоящего времени полностью не изучен. Имеется и другое представление о механизме кавитационного разрушения [32], по которому материал на микроучастках поверхности в момент захлопывания кавитационных пузырьков работает не на удар, а на отрыв. Полагают, что в данном случае причиной гидроэрозии являются высокочастотные импульсы микрообъемов жидкости отрывного характера. [c.6]

В настоящее время привлекают внимание исследования, связанные с металлографией кавитационного разрушения. Это направление в исследованиях имеет большое практическое значение. К наиболее ранним работам в этой области следует отнести исследования Шретера, Ботчера и Муссона [62, 77 ]. Подвергая металлографическому исследованию различные сплавы, они пришли к выводу, что природа разрушения металла при кавитации имеет механический характер. В качестве доказательства в этих работах приводятся микрофотографии образцов, подвергнутых кавитационному разрушению. Сдвиги, вызванные деформированием металла, идут через зерно и по границам зерен. В этих местах зарождаются и развиваются микроскопические трещины. Во многих случаях ширина трещин достигает примерно 0,001 мм. [c.34]

Результаты опыта показывают, что потери массы алюминиевого образца увеличиваются с ростом частоты вращения диска и уменьшением количества подаваемого в кавитационную зону воздуха (рис. 47). При подаче 9 см /с воздуха потери металла от эрозии уменьшаются почти в 4 раза по сравнению с результатами при обычных испытаниях, а при подаче 20 см /с воздуха кавитационная эрозия металла прекращается. Это явление, по-видимому, объясняется тем, что в зоне, куда подается воздух, образуются более крупные по размерам кавитационные полости. В связи с этим в подобных условиях кавитационному росту подвергаются не микроскопически малые полости, содержащие ничтожное количество газа, а крупные кавитационные пузыри. Эти крупные полости при сокращении не способны вызвать разрушение металла, но, как правило,- приводят к значительному снижению к. п. д. машины или агрегата. Тем не менее процессы насыщения воздухом об-ласти кавитации, в которой развивается гидроэрозия металла, юо представляют большой практический интерес. во [c.80]

При коррозионных растрескивании и усталости основное воздействие механического фактора определяется действием растягивающих напряжений первого рода, т. е. напряжений макромасштабных, уравновешиваемых в объемах, соизмеримых с размерами детали. Для разрушений типа кавитации основную роль играют напряжения второго рода, т. е. микронапряжения, уравновешивающиеся в пределах элементов структуры металлов. При эрозии или истирающей коррозии характерно воздействие напряжений третьего рода (субмикромасштабных), уравновешивающихся в пределах элементов кристаллической решетки. Механическое воздействие в этом случае распространяется, главным образом, на поверхностные слои атомов структуры металлов или оксидные пленки. [c.109]