汽蝕破壞機理是個十分復(fù)雜的問題, 多年來國內(nèi)外學(xué)者進行了大量理論探索和試驗研究, 可以歸納為機械作用、化學(xué)腐蝕作用、電化學(xué)作用和熱力學(xué)作用等。其中, 較為公認(rèn)的是機械作用是造成汽蝕破壞的主要原因。

      機械作用理論機械作用理論研究者認(rèn)為過流壁面產(chǎn)生汽蝕破壞是由于汽泡潰滅時產(chǎn)生微射流和沖擊波的強大沖擊作用所致。通過計算和實測得出, 游移型汽泡潰滅時, 近壁處微射流速度可達(dá)70~80m/s,在過流壁面產(chǎn)生的沖擊壓力可高達(dá)705MPa,微射流直徑約為2~3um,沖坑直徑為2~20um, 表面受到微射流沖擊次數(shù)約為100~1000次/(S.m2),沖擊脈沖作用時間每次只有幾微秒, 這樣高的沖擊作用將直接破壞流道壁面而形成蝕坑, 較小沖擊力的反復(fù)作用則引起壁面材料疲勞破壞。

      化學(xué)腐蝕理論一般說來, 化學(xué)腐蝕作用常常與機械汽蝕作用互相促進, 汽蝕加速腐蝕, 腐蝕也加速汽蝕, 兩者聯(lián)合作用造成更嚴(yán)重的壁面破壞。電化學(xué)理論在汽泡潰滅時的高溫高壓作用下, 金屬晶粒中形成熱電偶, 冷熱端之間存在電位差, 對金屬表面產(chǎn)生電解作用, 造成電化學(xué)腐蝕。熱力學(xué)作用理論當(dāng)汽泡高速受壓后, 汽相高速凝結(jié), 從而放出大量的熱, 足以使金屬融化造成損壞。

防止汽蝕破壞的措施

       為了增強水泵過流部件表面抗汽蝕破壞的能力, 除了采用不銹鋼或硬質(zhì)合金材料來制造葉片等過流部件外, 還大量研究了其他預(yù)防措施, 可以歸納為,認(rèn)表面保護技術(shù)。就是用環(huán)氧樹脂、復(fù)合尼龍、復(fù)合涂料、人造橡膠涂層等其他高分子聚合物材料或者具有一定硬度、韌性的金屬材料覆蓋在過流部件表面形成一層保護膜, 以提高泵的抗汽蝕破壞能力。對于一些大型泵, 可以在過流部件表面鑲嵌一層鋼板來防止汽蝕破壞。

       金屬粉末噴焊技術(shù)。利用氧乙炔焰, 在葉片等過流部件表面, 經(jīng)由專用焊槍噴焊上特殊性能的合金粉末。噴層與基體結(jié)合致密無孔, 表面光滑平整, 具有材料省、質(zhì)量好等優(yōu)點。涂層的抗蝕破壞能力超過不銹鋼而永不脫落, 硬度可達(dá), 使用壽命可延長一倍。

       激光熔覆表面改性技術(shù)。是指在被熔覆過流表面放置選擇的涂層材料后, 經(jīng)過激光輻照使之和過流部件表面同時熔化, 并快速凝固后形成稀釋度極低, 與過流部件材料形成冶金結(jié)合的表面涂層, 從而顯著改善過流部件表面的抗汽蝕破壞的性能的工藝方法。

      表面化學(xué)熱處理技術(shù)。利用化學(xué)熱處理的方法直接對過流部件進行強化處理, 增加表面硬度。常用的有火花強化法、刷鍍法、氮化法、碳氮共滲法、高強度激光硬化法。由于價格較貴, 一般只用于汽蝕不太嚴(yán)重的小型泵。