冲刷和腐蚀的交互作用及影响因素

一、冲刷腐蚀概述

冲刷腐蚀(Erosion-Corrosion)是金属表面与腐蚀流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是材料受冲刷和腐蚀协同作用的结果。按介质的不同冲刷腐蚀可分为三类即单相流、双相流和多相流。其中固、气、液多相流冲刷腐蚀和液-固双相流冲刷腐蚀的工业背景较为普遍。冲刷腐蚀磨损造成的经济损失是惊人的，在石油化工、能源交通、农机、建材、矿山、煤的燃烧和选况以及冶金、水利电力等行业的机械设备中，冲刷腐蚀磨损造成的损失占总腐蚀量的9%，磨损量的5%。据统计，全世界因腐蚀而损耗的金属每年达1亿吨以上，占年总产量的20%~40%，其中2/3可再生，其余的不可再生而散落在地球表面，美国、英国、日本和西德等国家因腐蚀造成的直接经济损失支出约占其国家生产总值的4%左右。

根据介质可将冲蚀磨损分为两大类:气液喷砂型冲蚀及液流或水滴型冲蚀。流动介质中携带的第二相可以是固体粒子、液滴或气泡，它们有的直接冲击材料表面，有的则在表而_上溃灭(气泡)，从而对材料表面施加机械力。如果按流动介质及第二:相排列组合，则可把冲蚀磨损分为四种类型。表1-1是冲蚀麼损分类及实例。

二、冲刷和腐蚀的交互作用及影响因素

冲刷与腐蚀之问交互作用的研究成为冲刷腐蚀研究的核心内容，引起人们的关注，采用不同方式、从不同侧面进行了研究。

交互作用机制包括两个方面:冲刷对腐蚀的影响和腐蚀对冲刷的影响。冲刷对腐蚀的影响主要表现为:(1)冲刷能加速传质过程，促进去极化剂如。到达材料表面和腐蚀产物脱离材料表面，从而加速腐蚀;(2)冲刷的力学作用使材料钝化膜减薄、破裂或使材料发生塑性变形，局部能量升高，形成“应变差电池”，从而加速腐蚀;(3)冲刷造成材料表面出现凸凹不平的冲蚀坑，增加了材料的比表面积，加剧腐蚀。而腐蚀对冲刷的影响主要表现为: (1)腐蚀粗化材料表面，尤其在材料缺陷等处所出现的局部腐，造成微湍流的形成，从而促进冲刷过程; (2)腐蚀弱化材料的晶界、相界，使材料中耐磨的硬化相暴露，突出基体表面，使之易折断甚至脱落，促进冲刷;(3)腐蚀有时使材料表面产生较软的产物，它们容易在冲刷力作用下剥离; (4)腐蚀可溶解掉材料表面的加工硬化层，降低其疲劳强度，从而促进冲刷。研究表明:与机械侵蚀为主，侵蚀的耐腐蚀性能主要取决于其硬度;而在腐蚀更为严重，它对材料耐腐蚀性能起着决定性的作用。有影响作用的因素很多，越来越多的研究:介质速度，介质的性质(主要是介质的类型，浓度和pH值，固体颗粒含量，温度等)，洗的材料性能和表面粗糙度等。

（1）流速的影响

在不同pH值的介质的冲刷和腐蚀交互流量对高碳低合金钢和高铬铸铁两种材料的影响。结果表明:不同pH条件下的相互作用，失重率随流量的增加显著增加，但相互作用占总重量损失率随速度不强。AISI321四种典型的X60材料流量，影响冲刷和腐蚀交互316L刚玉砂介质。结果表明，随着流速的增大，四种材料的相互作用的重量损失率均显著增加，而相互作用占总重量损失率和减小第---与速度的增加，进-步增加的速度。

（2）酸的种类、浓度或pH值的影响

不同种类和材料的侵蚀和腐蚀交五作用的酸浓度的影响，在相同浓度下，HIF 相互作用的最大引起的，其次是盐酸，硫酸和硝酸再次，但通过最小的相互作用引起的。一些学若认为，酸的浓度和plI值对和互作用的影响，结果表明，浓度越高;酸或pll值较小，更多的互动，和plI 值对材料的腐蚀速率的影响是一样的法律。同时建立了化学腐蚀交互图机械效应，说明速度与酸作用浓度的影响，酸浓度越人，更大的相互作用。

（3）材质特性的影响

24Cr高铬铸铁在pH值为3、水砂比为3/4的硫酸水溶液中腐蚀与磨损的交互作用，结果表明:在交互作用过程中奥氏体是以磨损促进腐蚀为主，而马氏体是以腐蚀促进磨损为主。两种力学性能差异较大的不锈钢(马氏体不锈钢2Cr13 和铁素体不锈钢1Cr17Mo2)在纯水+_5%石英砂中的冲刷腐蚀情况，认为纯冲刷失重可作为冲刷机械损伤作用大小的度量，材料抵抗机械损伤的能力与材料的强度和硬度有关。硬度高的材料，抵抗机械损伤的能力较好，在高速冲刷时其冲刷失重小，且在高冲刷流速条件下，机械损伤成为冲刷腐蚀中的主要因素。