Кавитационные повреждения металлов возникают вследствие быстрого движения жидкости в сторону металлического изделия, образования и схлопывания пузырьков пара вблизи поверхности. Подвержены процессу практически любые конструкции на основе железа, титана, алюминия, меди. Явление проявляется в механизмах (например, насосы), где фиксируются большие скорости потоков жидкого вещества. Вызывать процесс также могут сужение трубы, наличие препятствий, неровности, перегородки, посторонние тела.
Факторы кавитационной эрозии
Кавитация носит локальный характер и возникает при соответствующих условиях. Может разрушать гидротурбины, поверхность гребных винтов, разнообразных деталей в механизмах. В отличие от обычной коррозии появляется только в местах давления, участки повреждения увеличиваются внутри. Появление зон создает предпосылки для образования новых очагов «заражения».
Факторы вредного влияния:
- на металлический материал воздействует среда, в которой он находится;
- при увеличении температуры образующиеся пузырьки газа, содержащие разреженный пар, вызывают эрозию;
- большое давление, образующееся при схлопывании кавитационных газовых пузырьков, также оказывает негативное воздействие на твердый металл.
Подобное явление ведет к износу рабочих составляющих системы, значительно сокращает срок эксплуатации.
На скорость кавитационной эрозии металла влияют такие параметры:
- состав среды;
- насколько быстро движется поток жидкости;
- устойчивость металлического сплава к коррозии;
- склонность к пассивации;
- состояние поверхности;
- общие характеристики используемого материала.
В результате процесса происходят механические разрушения в разных зонах деталей. Перед сборкой механизма все части системы проходят обязательные испытания.
Как защитить изделия от эрозии
Кавитационное разрушение металла можно уменьшить при применении определенных методов защиты:
- подбор комплектующих из сверхпрочного материала;
- изменение формы применяемого изделия;
- тщательная обработка поверхностей;
- необходимо следить, чтобы в поток попадало меньше воздуха;
- уменьшение вибрации элементов, которые находятся в непосредственном контакте с жидкостью;
- нанесение специальных амортизирующих слоев на плоскость для снижения гидравлического удара;
- покрытие антикоррозийными сплавами – бронза, хром;
- поток должен быть ламинарным (по возможности);
- изменение состава вещества (добавление ПАВ в среду), давления для того чтобы пузырьков образовывалось как можно меньше;
- температура рабочего вещества не должна превышать значение, при котором может активироваться процесс кавитации.
Самыми стойкими материалами к повреждениям считаются бронза, титан, нержавеющая сталь, наименее стойкий – чугун. Полностью устранить разрушительное действие практически невозможно. Необходимо следовать нормам и стандартам, а также проводить своевременный ремонт или замену ключевых комплектующих.
