Кавитационная эрозия

Кавитационная эрозия это процесс, который наблюдается при эксплуатации гидротурбин, гребных винтов, насосов, клапанов, запорных устройств в трубопроводах. Он обусловлен нестационарностью потока жидкости, обтекающей твердое тело.

Кавитация (от латинского cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром. Основные условия возникновения, например, гидродинамической кавитации — потоковое перемещение жидкости, перепады давления и вибронагруженность. Кавитационные пузырьки отчасти похожи на те, что образуются в жидкости при закипании, но давление в кавитационных пузырьках существенно выше, а температура достигает нескольких сотен градусов по Цельсию. Исчезновение пузырьков сопровождается гидравлическим ударом, который и является причиной кавитационнои эрозии — энергия жидкости сосредотачивается в очень небольших объемах. Жидкость, соприкасаясь с металлом, бомбардирует его точечными, но очень сильными ударами. И в итоге — разъедает. Возникновение пузырьков происходит в области низкого давления, а исчезновение — в области высокого давления. Таким образом, область коррозионной кавитации часто бывает значительно удалена от зоны возникновения пузырьков.

Первоначально происходит прогрессирующее разрыхление материала, приводящее к образованию многочисленных микротрещин. При определенных условиях кавитационная эрозия может в тысячи и даже сотни тысяч раз превосходить скорость коррозионного разрушения в той же среде. На разрушение деталей при кавитационном действии жидких коррозионных сред большое влияние оказывают состав и структура сплава и скорость потока.

кавитационная коррозия деталей двигателя

Коррозионная кавитация часто рассматривается как задача механики и гидродинамики и не связывается со свойствами материалов, и это правильно. Возникновение и последующее развитие кавитации слабо зависят от свойств материала системы, в которой она происходит (хотя такие факторы, как обработка поверхности, могут оказывать определенное влияние, а модуль упругости материала определяет перепад давления в некоторых вибрационных системах). Однако степень эрозии, вызываемой кавитацией, существенно зависит от свойств материала, его структуры и микроструктуры, напряженного состояния и т. п.
В качестве средств борьбы от кавитации рекомендуется подбор правильной жидкости, которая позволит избежать быстрого износа деталей. Если говорить о двигателях внутреннего сгорания, то необходимо использовать рекомендованную изготовителем охлаждающую жидкость, в том числе с антикавитационными добавками.