[科普中国]-空泡腐蚀

空泡腐蚀(cavitation corrosion)腐蚀流体与金属构件作高速相对运动，引起流体压力分布不均匀，气泡迅速产生和破灭过程反复进行而导致的局部腐蚀。

概念当流体与金属构件作高速相对运动时，在金属表面局部地区产生涡流，伴随有气泡在金属表面迅速生成和破灭，呈现与点蚀类似的破坏特征。这种条件下发生的磨蚀称为空泡腐蚀。1

空泡腐蚀是冲刷腐蚀的一种特殊形式。高速腐蚀性流体压力的下降足以形成气泡，进而在材料表面发生爆裂。这种爆裂产生极端压力冲击，不仅撕裂金属表层甚至把金属体击碎出微小颗粒脱离基体。因此，这种侵害在材料表面形成粗糙坑洞和最终穿孔。空泡腐蚀在装配涡轮叶片、舰船螺旋桨推进器和压力变化大的管件通道等系统时是屡见不鲜的。2

空泡腐蚀的行为及原因流体在经过弯曲的表面时压强会降低（如机翼），当介质压强在某部分下降到介质蒸汽压以下时就会局部产生气泡形成沸腾状态。这些气泡在金属表面着陆爆裂、形成反复不停的压力冲击，足以吞噬和挖空金属表面。对金属表面附着的脆性腐蚀产物保护膜，气泡爆裂完全可以击碎陔保护层。就像冲刷腐蚀一样，金属表面保护膜的减薄或脱离导致新鲜金属裸露而经受更严重的腐蚀，湍流进一步使腐蚀加剧。然而，即使不考虑这些因素，不停的爆炸压力冲击波自身就足以挖空金属表面。泵的涡轮桨、舰船的螺旋推动桨、发动机和发电机涡轮转子都直接接触高速流体。而铸铁、铸钢与镍基合金是最为常用的材料，都有严重空泡腐蚀的报道。对韧性好的金属材料而言，单纯的空泡（没有腐蚀作用）冲击事实，对金属表面连续不断施加加工硬化、疲劳、脆化并产生微裂纹，因此硬质合金对单纯的空泡冲击作用更具有抵抗作用。2

避免空泡腐蚀的措施与防护采用阴极保护，日的不是降低材料的腐蚀速率而是通过析出的氢气来隔离缓冲空泡在金属表面的着陆、爆裂和冲击，能够有效降低空泡腐蚀。清除腐蚀介质中的空气同样能缓解空泡腐蚀，因为容留的空气在较低压力下很容易成为空泡的形核体。采用耐蚀材料虽不能免除但可以降低空泡腐蚀的程度。对接触高速介质流体的金属表面从设计上最大可能去除压力降，抑制气泡的产生。正确操作涡轮设备同样非常重要，如泵不应在阻塞或紊乱流线的介质中使用。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学