《空泡腐蚀的机理》课件.pptVIP

*******************空泡腐蚀的机理空泡腐蚀是一种常见的腐蚀现象，在流体动力学环境中发生。当液体在固体表面流动时，局部压力降低，可能形成气泡。这些气泡会随着液体流动而坍塌，产生高压冲击波，对材料表面造成损伤。课程目标了解空泡腐蚀的概念深入理解空泡腐蚀的定义、发生条件和危害性。掌握空泡腐蚀的机理分析空泡形成、扩展、破裂的物理化学过程。学习空泡腐蚀的影响因素探究金属材料、流体环境、操作条件对空泡腐蚀的影响。掌握空泡腐蚀的控制方法了解预防和抑制空泡腐蚀的常用技术手段。什么是空泡腐蚀空泡腐蚀是一种常见的金属腐蚀现象，主要发生在流体高速流动，压力急剧降低的区域，例如水轮机叶片、船舶螺旋桨等。在高速流动条件下，流体压力会降低，甚至低于液体饱和蒸汽压，此时液体中会形成气泡，即空泡。当这些空泡到达压力较高的区域时，会迅速溃灭，产生巨大的冲击力，对金属表面造成损伤，导致空泡腐蚀。空泡腐蚀的特点局部性空泡腐蚀通常发生在流体动力学环境中的特定区域，例如叶轮、螺旋桨或管道弯曲处。周期性空泡的形成、增长和破裂是一个循环过程，导致金属表面出现周期性损伤。表面特征空泡腐蚀会形成独特的表面特征，例如坑洞、裂缝和凹陷，这些特征可以识别这种腐蚀类型。破坏性空泡腐蚀会导致金属结构强度降低，最终可能导致材料失效和设备故障。空泡腐蚀的影响因素流体速度流体速度越高，空化现象越容易发生。流体压力压力降低会加速空化形成，促进空泡腐蚀。材料特性不同材料的抗空化性能不同，影响腐蚀程度。温度温度变化影响流体的物理性质，进而影响空化过程。金属腐蚀基本理论1电化学腐蚀金属与电解质溶液接触，发生氧化还原反应，导致金属表面发生破坏的过程。2化学腐蚀金属与周围环境中的气体或液体直接发生化学反应，形成金属化合物，导致金属表面发生破坏的过程。3物理腐蚀温度变化或机械作用导致金属表面发生破坏，例如热腐蚀、磨损腐蚀等。电化学腐蚀反应1金属原子失去电子形成金属离子，进入溶液中2电子传递电子通过金属和电解质溶液的回路流动3阴极反应溶液中的物质获得电子，发生还原反应电化学腐蚀反应是金属与电解质溶液发生化学反应的过程，通过电化学反应，金属发生氧化，溶解到溶液中。阳极反应金属氧化金属原子失去电子，形成金属离子进入溶液。电子转移金属原子失去的电子通过金属内部传递到阴极区域。金属离子积累金属离子在阳极表面积累，形成腐蚀产物。阴极反应氢气析出反应在酸性溶液中，氢离子在阴极表面获得电子形成氢原子，两个氢原子结合形成氢气。该反应在金属表面形成氢气泡，导致金属表面局部pH值升高，加速了金属的溶解。氧气还原反应在中性或碱性溶液中，氧气在阴极表面获得电子与水反应生成氢氧根离子。该反应消耗了金属表面的氧气，降低了金属表面的腐蚀速率。金属溶解1金属原子失去电子在空泡壁上，金属原子会失去电子形成金属离子，进入溶液中。2金属表面形成氧化物失去电子的金属原子与溶液中的氧气或水分子反应，形成金属氧化物。3金属溶解速度受多种因素影响例如金属类型、溶液的pH值、温度、流速、气体含量等。水解和致酸水解水分子与金属表面发生反应，形成氢氧化物或氧化物，这些化合物通常比金属本身更容易被腐蚀。致酸腐蚀过程中，金属表面发生反应会释放出氢离子，降低局部pH值，形成酸性环境，加速腐蚀过程。空泡形成机理压力降低液体流速增加导致压力降低，形成局部低压区。蒸汽压当压力降低至低于液体的蒸汽压时，液体发生汽化，形成空泡。空泡生长空泡在低压区不断生长，直到达到一定尺寸。空泡破裂当空泡遇到高压区或流速减缓时，空泡破裂，产生冲击波。空泡的结构特征空泡具有独特的结构特征，主要包括空泡核、空泡壁和空泡内部。空泡核是空泡形成的起始点，通常是微小的气泡或固体颗粒。空泡壁由金属材料和溶解的金属离子组成，它可以是单层结构，也可以是多层结构，这取决于空泡的形成条件。空泡内部充满气体、液体和溶解的金属离子，这些成分会随着空泡的生长和发展而发生变化。空泡壁的成分金属氧化物空泡壁的主要成分是金属氧化物，例如氧化铁、氧化铝和氧化铬。金属氢化物由于空泡内部的氢气，金属氢化物也可能存在于空泡壁中，它会进一步加剧空泡的扩展。腐蚀产物腐蚀产物，例如氯化物、硫酸盐和碳酸盐，也会沉积在空泡壁上，影响空泡的稳定性和扩展速度。空泡内部的化学环境高浓度金属离子空泡内部金属溶解，形成高浓度金属离子，加速腐蚀过程。低pH值水解反应导致空泡内部pH值降低，造成强烈的酸性环境，促进腐蚀反应。高浓度氧气空泡破裂时，氧气进入空泡，加速金属腐蚀。其他腐蚀产物