Кавитационная эрозия металла

Кавитационная эрозия. Кавитационные разрушения, часто называемые кавитационной эрозией, возникают при быстром движении жидкости относительно металла вследствие образования и исчезновения ( схлопывания ) пузырьков пара вблизи металлической поверхности. Такому виду эрозии подвержены [c.455]

Рис. 6.11. Устойчивость металлов к кавитационной эрозии в лабораторных испытаниях. Вода из Кембриджа, комнатная температура [18а]

С ростом механических напряжений возрастает роль механического фактора и уменьшается роль коррозионного. В предельных случаях кавитационная эрозия может носить чисто механический характер и не зависеть от состава среды, коррозионной стойкости металла и т. д. В этих случаях скорость кавитационного разрушения зависит прежде всего от прочностных характеристик металла, его структуры, состояния поверхности и геометрической формы. [c.456]

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]

Газы, содержащие сероводород и углекислый газ, могут вызывать коррозионные разрушения следующих видов химическая коррозия (вызывается агрессивными компонентами в газообразной форме), электрохимическая коррозия (вызывается действием конденсатов, насыщенных агрессивными компонентами), коррозионное (сульфидное) растрескивание металла. При движении возможна кавитационная эрозия металла от ударного действия потока. [c.6]

Таким образом, влияние газонасыщенности воды на развитие кавитационной эрозии металлов, несомненно, связано с химической активностью газов и коррозионной стойкостью испытуемого материала. Однако наиболее существенным является вопрос изменения механических свойств самой жидкости например, известно, что с увеличением газонасыщенности уменьшается объемная прочность жидкости. [c.82]

По-видимому, нет прямой зависимости между твердостью и кавитационной эрозией металлов, но возможно, что размер молекул и вязкость жидкости играют важную роль в кавитационном питтинге. [c.234]

Кавитационная эрозия. Процесс кавитации можно себе представить как возникновение полостей, каверн, вакуумно-газовых пузырьков в жидкости и последующее сокращение их н исчезновение. При замыкании этих полостей у поверхности металла, [c.86]

Движение жидкостей или газов может вызвать повреждение защитной пленки на отдельных участках и, таким образом, способствовать образованию анодных участков, где будет происходить усиленная коррозия (например, струйная коррозия меди и ее сплавов, погруженных в движущуюся воду), или даже являться причиной механического повреждения самого металла (как при кавитационной эрозии). В любом случае может происходить преждевременное повреждение покрытия, вызывающее коррозию основного слоя с последующей потерей защитных слоев или даже полным отслаиванием покрытия с большой площади изделия, так как коррозия приводит к повреждению покрытия, за счет чего увеличивается турбулентность в движущейся среде. Выбором соответствующего покрытия (например, никеля или никелевых сплавов) или изменением геометрической формы изделия можно уменьшить воздействие эрозии. [c.131]

При очень быстром движении среды возможна так называемая кавитационная эрозия, когда под действием сильных ударов жидкости о поверхность металла разрушаются не только поверхностные пленки, но и сама поверхность. Кавитационная эрозия бывает на лопастях гидравлических турбин, быстроходных насосов, гребных винтов морских судов и т. п. [c.36]

В научных теоретических исследованиях нет обоснованной теории о коррозионно-эрозионном разрушении. Имеются данные, что существует аналогия между механизмом эрозионно-коррозионного и кавитационного разрушения металлов в агрессивных средах , в связи с тем чта разрушения, вызываемые эрозией и коррозией, являются следствием механического воздействия движущейся жидкости на конструкционный металл. [c.183]

Относительно низкая стойкость чугунных гильз обусловлена особенностью структуры серого чугуна, а также условиями работы и охлаждения гильзы цилиндра. Кавитационная эрозия охлаждаемой водой поверхности чугунной гильзы начинается на участках, расположенных против окон перепуска охлаждающей воды из одного отсека рубашки в другой. Уменьшение площади сечения потока в этих местах приводит к резкому увеличению скорости движения воды и, следовательно, резкому снижению давления. Это приводит к образованию в потоке кавитационных пузырей. При входе охлаждающей воды в отсек рубашки, т. е. в область с повышенным давлением, образовавшиеся пузыри сокращаются на охлаждаемой поверхности гильзы. Быстрое сокращение кавитационных пузырей сопровождается гидравлическими ударами, вызывающими разрушение металла на поверхности гильзы. [c.20]

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]

В обычной воде содержание газов и воздуха определяется атмосферным давлением. В данном разделе рассмотрены вопросы принудительного насыщения жидкости газами или воздухом для снижения интенсивности гидроэрозии. Известно, что наиболее высокой разрушающей способностью обладают кавитационные полости с минимальными размерами. При этом возрастает вероятность полного сокращения этих каверн при перемещении их в область повышенного давления. С увеличением содержания в кавитационной полости газа или паров жидкости возрастают размеры полости. С увеличением размеров кавитационной полости снижается давление в жидкости в процессе ее сжатия. В результате снижается интенсивность кавитационной эрозии. Кавитационные полости больших размеров не разрушают металл, так как при их замыкании давление на единицу площади невелико [6]. [c.79]

Влияние кислорода на интенсивность кавитационной эрозии стали резко возрастает с повышением температуры воды до 70° С при дальнейшем повышении температуры влияние кислорода уменьшается. Это связано, вероятно, с химической активностью кислорода и интенсивным окислением металла в процессе развития гидроэрозии. [c.81]

По условиям протекания коррозионного процесса разли чают атмосферную коррозию, протекающую под действием атмосферных, а также влажных газов, газовую, обусловленную взаимодействием металла с различными газами — кислородом, хлором и т, д. — при высоких температурах, коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающую в водных растворах и в зависимости от их состава подразделяющуюся на кислотную, щелочную и солевую. При контакте металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите, возникает контактная коррозия, а при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений — коррозия под напряжением. Понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии переменных растягивающих напряжений и коррозионной среды, называют коррозионной усталостью. Кроме того, различают еще коррозионное растрескивание металла,, возникающее при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических растягивающих напряжений. Этот вид разрушений характеризуется образованием транскристаллитных или межкристал-литных трещин. Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов возникает также биокоррозия. Разрушение металла от коррозии при одновременном ударном действии внешней среды называют кавитационной эрозией. Без участия коррозионного воздействия среды эрозия протекает как процесс только механического износа металла. Многие из перечисленных условий возникновения и развития коррозионных процессов встречаются и в пароводяных трактах ТЭС. [c.26]

Различа1от следующие виды эрозии металлов кавитационную, газовую, абразивную, электрическую, ультразвуковую и др. [c.5]

В силу своей экономичности наибольшее распространение в гидромашиностроении получили чугун, литая бронза, литая и толстолистовая сталь. Все эти материалы обладают весьма низкой кавитационной стойкостью. В связи с этим при изготовлении деталей гидравлических машин из этих материалов, а также при ремонте частично разрушенных деталей широко используется метод покрытия их рабочей поверхности более стойкими с точки зрения кавитации материалами. Для этой цели чаще всего используются нержавеющие стали и алюминиевые бронзы. Кроме них существует еще некоторое количество специальных сплавов, навариваемых на поверхность основного металла для защиты его от кавитационной эрозии. Часть из них указана в табл. 19. [c.246]

Поэтому главной причиной разрешения излучателей в жидкости является совместное действие знакопеременных нагрузок и агрессивной среды. Кратеры, образующиеся на поверхности излучателя, вследствие кавитационного разрушения создают концентрацию напряжений в месте их образования, что способствует появлению коррозионно-усталостных трещин. Сопутствующее травлению наводороживание излучателя способствует охрупчиванию поверхностного слоя металла. Первые коррозионно-усталостные трещины появляются не в зонах, соответствующих максимальным уровням кавитационной эрозии, а в зонах, где знакопеременные напряжения достигают наибольших величин. [c.105]

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]

Д р о 3 д о в И. А, Сравнительные исследования кавитационной эрозии металлов на магнитострикционном вибраторе. Труды ВИГМ, 1954, вып, 17. [c.249]

Механические и коррозионные факторы в процессе кавитационной эрозии могут влиять в различной степени, в зависимости от условий. Обычно преобладают первые. Скорость образо-нанпя кавитационных разрушений зависит от скорости потока и состава среды, от температуры коррозионной стойкости металла и его склонности к пассивации, от состояния поверхности и прочностных характеристик металла. [c.456]

Защиту металлов от кавитационной эрозии осуществляют следующими способами изменением формы изделий и чистоты обработки их поверхностей уменьшением вибрации элементов, контактирующих с жидкостью подбором высокотвердого металла или же наплавкой твердого металла на поверхность элемента нанесением на поверхность металла эластичных резиновых или полимерных покрытий, амортизирующих гидравлические удары катодной или протекторной защитой ингибиторной защитой подавлением образования пузырьков путем повышения давления и подбора соответствующей температуры, а также добавления к раствору поверхностно-активных веществ (для понижения поверхностного натяжения жидкости). [c.456]

Летучесть паров топлив и способность поглощать и выделять газы влияют на возникновение кавитационного режима течения при перекачке топлив. Присутствие в потоке топлива пузырьков пара или газов вызывает при столкновении между собой или со стенками трубопровода явление кавитации (кумулятивные удары по поверхности при захлопывании пузырьков). Результатом каьптации является местное повышение давления, эрозия. металла [c.73]

Эрозионное разрушение материалов можно разделить на четыре основных вида газовую, кавитационную, абразивную и электрическую [681. По этому принципу газовая коррозия представляет собой явление разрушения металлов под действием механических и 1епловых сил газовых молекул кавитационная эрозия вызывается действием парогазовых пузырьков и капелек жидкости абразивная эрозия проявляется при воздействии на материал мелких частичек повышенной твердости электрическая эрозия вызывает разрушение металла под действием электрических сил. [c.86]

Выдвинуто много гипотез, объясняющих механизм разрушения металла на микроучастках, где происходит замыкание кавитационных каверн. Так, в соответствии с представлением о термоэлектрических эффектах [15] полагают, что электрические токи могут возникать под действием высоколокализованных напряжений сжатия, когда появляются гидродинамические силы, действующие на микроскопические участки твердого тела при сокращении кавитационной полости. Особенно распространена гипотеза о значительном влиянии электрохимической коррозии на процесс кавитационного разрушения. Однако имеется много экспериментальных данных [34, 50], свидетельствующих о наличии кавитационной эрозии и в химически нейтральных средах, а также на материалах, не подвергающихся коррозии (стекло, пластмассы и т. п.). [c.25]

Согласно гидродинамической теории кавитация может развиваться только при больших скоростях потока. Опыты, проведенные на МСВ, показывают, что при наличии вибрационного поля даже небольшая скорость движения воды вызывает увеличение интенсивности эрозии металла (рис. 43). Эту закономерность объясняют снижением прочности воды при ее движении [14]. В этих условиях образование кавитационных полостей, вызываемых вибрацией и их сокращением, происходит с меньшей затратой вибрационной энергии. Из этого следует, что там, где по гидродинамическим условиям не может быть кавитации, при наличии вибрационного поля кавитация развивается так же, как при определенных гидродинамических условиях. В подобных условиях интенсивность гидроэрозин металла увеличивается с ростом скорости движения жидкости или величины вибрации либо с одновременным увеличением обоих факторов. [c.75]

Имеющиеся опытные данные по развитию коррозионных и кавитационных процессов на металлических поверхностях, совершающих высокочастотные механические колебания в водной среде [1 ], показывают, что кавитационное разрушение металлов наступает лишь после того, как энергия колебаний поверхности становится больше некоторой определенной величины, различной для разных металлов, но не зависящей от их механических свойств. Стойкость полимерных пластмасс, несмотря на худшие, по сравнению с металлами, механические свойства, превосходит стойкость большинства металлов [2], но находится, как правило, в прямой зависимости от механических свойств. Этой л<е зависимости следуют и металлы при кавитации в недипольных жидкостях [31, таких, например, как ртуть, четыреххлористый углерод и др. Указанные факты свидетельствуют, по-видимому, о том, что количественные характеристики процесса кавитационной эрозии, в частности, скорость возникновения ядер кавитации на вибрирующих твердых поверхностях, существенным образом зависят от электрохимических свойств границы раздела твердой и жидкой фаз и, следовательно, от структуры двойного электрического слоя на этой границе. В настоящем сообщении предпринята попытка приближенной оценки вклада, который может вносить двойной электрический слой в энергию кавитащюнного разрушения. [c.269]

Коррозия. В зависимости от материала конструкции приходится иметь дело с коррозией железа, меди или никеля. Появление общей или питтинговой коррозии может быть обусловлено такими обычными причинами, как растворенный кислород, низкое значение pH, наличие различного рода осадков или застойных зон, напряжения в металлах, дефекты в самих металлах и состояние их поверхностей. Во многих случаях причиной питтинговой коррозии может явиться растворенный кислород в сочетании с некоторыми другими обстоятельствами, например присутствием осадков на металлической поверхности или дефектов в самом металле. Кислород может окислять пленку гидроокиси железа (И) в магнетит (Рез04) или в гидратированную окись железа. Такое окисление будет происходить на некотором конечном расстоянии от металла, в результате чего станет возможным дальнейшее растворение железа под рыхлым продуктом коррозии. При низких значениях pH возникнет общая коррозия. Другие условия, как правило, благоприятствуют локальной коррозии. Кавитационная эрозия встречается в насосах или на других участках, на которых наблюдается турбулентное или очень быстрое течение [23]. [c.29]

Много споров было относительно того, является ли кавитационная эрозия чисто механической проблемой пли химической (п, следовательно, может рассматриваться, как один нз видов коррозии), или же, наконец, это есть результат одновременного действия обоих факторов. По этому вопросу имеется обширная литература. В 1912 г. Рамзей [27] предположил, что кавитационная эрозия является формой электролитической коррозии участков металлической поверхности, имеющих закалочное напряжение, на которых происходит разрушение образующихся кавитационных пузырьков. По мнению Фиттенгера [28], доминирующим в этом случае является механическое разрущение, в то время как электрохимические эффекты играют незначительную роль. В теории, предложенной Новотным [11] постулируется, что разрушение под действием кавитации является по своей природе чисто физическим процессом. В общепринятой теории, развитой в более поздний период, принимается, что в первоначальной своей стадии кавитация является чисто физическим процессом. Однако в результате этого процесса поверхность оказывается в значительной мере разрушенной и менее прочной. Поэтому она чрезвычайно легко подвергается коррозии, особенно на тех участках, где разрушение кавитационного пузырька приводит к возникновению питтингообразного углубления. После этого наблюдается быстрое развитие коррозионного процесса питтингового характера. Участки металла, подвергающиеся коррозии, делаются еще менее прочными и становятся все более восприимчивыми к кавитационному разрушению. В конце концов ситуация становится катастрофической, так как кавитация и коррозия взаимно ускоряют друг друга, что приводит к развитию питтинговой коррозии по всей толщине футеровки. [c.141]

Дополнительными факторами, способствующими более быстрому разрушению за счет коррозии, могут быть удаление защитной окисленной пленки с поверхности металла и повышенная агрессивность воды за счет кавитации [33]. Копсон [20] отмечает, что увеличение шероховатости поверхности за счет питтинговой коррозии усиливает разрушение. Материал, подвергающийся питтинговой коррозии, может способствовать возникновению турбулентности, что, в свою очередь, приводит к кавитационной эрозии. Кавитационному разрушению способствуют проникновение в систему выхлопного газа, а также засасывание воздуха через вводное отверстие насоса. [c.143]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология