渣漿泵空蝕破壞機理

渣漿泵空蝕破壞機理
    空蝕是指由于空泡的潰滅所引起的過流表面材料損壞的現象。在空泡潰滅過程中伴隨機械、電化學和熱力學等過程的作用。空蝕是空化的直接后果，空蝕只發生在固體邊界上，因此葉片式水力機械中的空蝕（我國工程技術界稱為汽蝕）現象，實際上包括了空化和空蝕兩個過程。
    空蝕機理是十分復雜的，很可能是多種因素綜合作用的結果。事實表明，任何固體材料(化學惰性的、非導電的，甚至高強度的)，在任何液體(包括海水、淡水、化學惰性液體，甚至金屬性液體，如液態鈉等)的一定動力條件作用下，都能引起空蝕破壞。
    對于空蝕破壞的機理，目前比較一致的看法是，空泡潰滅的機械作用是造成渣漿泵空蝕破壞的主要原因。在分析具體的空蝕破壞時，又有不同的觀點，其中有兩種解釋較為合理并為試驗證實，故得到廣泛的認可。
    一種解釋認為空蝕破壞基本上是由于從小空泡潰滅中心輻射出來的沖擊壓力而產生的，稱為沖擊壓力波模式。它認為如在固體邊界附近有一股潰滅氣泡，其潰滅壓力沖擊波將從氣泡中心傳到邊界上，使邊壁形成一個球面凹形蝕坑。根據凹坑的直徑和深度可以計算出形成這個凹坑所消耗的功，從而可推算出單個空泡潰滅時產生的沖擊強度、初始空泡的直徑及其潰滅中心的位置等。
    另一種解釋認為空蝕是由較大的空泡潰滅時形成微射流所造成的。水中正在潰滅的空泡照片表明潰滅時空泡發生變形，這些變形隨壓力梯度的增加及距邊界面距離的減小而增大。這種理論認為變形促成了流速很大的微型射流，射流在潰滅結束前的瞬間穿透空泡的內部。如果空泡離邊界很近，則該射流會射向固體邊界造成空蝕。空泡在臨近潰滅前的瞬間，在泡的中心形成一般微射流，射流速度達100m/s,甚至高達300m/s,則產生的沖擊力也很大，而且射流沖擊邊壁的次數也很多。這種壓力脈沖作用的時間每次只有幾個微秒，則這樣形成的大沖擊力可直接形成壁面上的蝕坑，重復作用的沖擊力也會引起材料的疲勞破壞。
    除此之外，也有用熱力學作用和電化學作用來解釋渣漿泵空蝕現象的。熱力學作用論認為，當空泡高速受壓后，氣相高速凝結，從而放出大量的熱，足以使金屬融化而造成破壞。電化學作用論認為，空泡潰滅時對固體邊界的沖擊首先使沖擊點溫度升高，與鄰近的非沖擊點(冷端)形成熱電偶產生電流，其次在沖擊點處其金屬材料局部受力迫使金屬晶格變位，而周圍的晶體阻止它變位，從而產生電流。電流將起電解作用，而使固體材料破壞。在空泡潰滅過程中，有時會伴隨著閃光現象，有人認為是由于電化效應造成的，而更多的研究表明是由于氣相高速凝結后放出的高溫引起的。
    總之，空蝕破壞機理是一個十分復雜的問題，它還與化學腐蝕、泥沙磨損等相互促進，使材料加速破壞。