為什么會產生侵蝕腐蝕？

  簡單來說，侵蝕腐蝕是由于在腐蝕環境中的流體顆粒和固體表面之間的相對運動而造成的。由于這種腐蝕形式嚴重影響了航空航天和一些其他行業內的關鍵使用設備，因此在設計初期階段就需要采取一些有效的預防措施，以盡量減少這種腐蝕帶來的經濟損失。現在，涂層材料已經在降低及預防侵蝕腐蝕引起的表面退化方面起著重要的作用。

  由于腐蝕性流體顆粒和固體表面之間的相對運動，侵蝕腐蝕主要體現在金屬基體材料上腐蝕損傷速率的增加。在流體動力系統中，較高速度下的局部湍流（由管道內表面發生的早期腐蝕性點蝕引發）可導致侵蝕腐蝕速率的快速增加，最終導致危險泄漏。由于安裝錯誤和工藝上的缺陷，這種情況甚至可能會進一步惡化，帶來更為嚴重的后果。

  由于初始腐蝕導致金屬表面上存在的保護膜的損失，因此在適當的時候可能會觀察到非常高的腐蝕速率。即使流體主要是靜止的，移動的設備部件部分或全部浸入流體中，也會發生侵蝕現象。

  經常需要泵送含沙原油的油井和氣井經常會面臨其中流體顆粒對管道和設備部件造成侵蝕損害的問題。在鋁合金和銅合金材料上經常會觀察到侵蝕腐蝕情況。在流體流動速度接近某個臨界值時，流體顆粒開始會破壞保護管道或者設備表面的保護膜，腐蝕的速度因此會變得很快。這些輕合金在輕度潮濕且容易腐蝕的環境中形成保護膜。

  流體速度一般都有一個極限值，高于這個值時侵蝕損傷和相關腐蝕速率非常快。這種由顆粒速度引起的這種類型的腐蝕通常被稱為“侵蝕腐蝕”，其包括電化學金屬溶解和由于顆粒撞擊引起的機械侵蝕。這種情況下的流體主要包括液體以及氣體。

  侵蝕腐蝕的機理研究

  侵蝕腐蝕的機理可以解釋為：

  ● 質量傳輸類型的金屬損耗

  ● 相轉移類型的金屬損耗

  在質量傳輸類型的金屬損耗中，金屬-流體界面處質量的對流傳輸速率決定了侵蝕腐蝕速率。例如，當由于含有溶解氧的水的流動使鋼劣化時，氧的對流流動決定了初始金屬的損耗速率，并且進入銹層的氧擴散速率決定了隨后的金屬損耗。在這種情況下，整個表面的金屬損失通常會是比較均勻的。

  在相轉移類型的金屬損耗情況下，由腐蝕性流體的液相和氣相潤濕襯底的速率將決定金屬損耗的速率。潤濕則由流體的氣相和液相的流速決定。例如，在發電廠中的鍋爐管中，水相與蒸汽相分離，流動中的湍流促進了鍋爐某些區域的侵蝕腐蝕。

  對保護膜或涂層的初始侵蝕完全由流動的污染物顆粒的速度和湍流引起，不過這只有在流體速度超過臨界值時才會發生。流動產生的損傷進一步會在表面產生額外的局部壓力波動和高剪切應力；這都會加劇腐蝕的發生。此外，泡沫破裂、粗糙砂粒和熱蒸汽的移動都會促進腐蝕速率的進一步提升。

  侵蝕腐蝕會影響到許多關鍵的工廠設備，例如，內燃機組件、氣體壓縮機、工業鼓風機和高速風扇、航空設備、海洋設備、海上石油和天然氣生產系統、熱交換器、液壓組件、汽車和采礦設備、化學加工廠、發電設備等。

  在飛機的燃氣輪機和壓縮機內部，由于壓縮比的降低，侵蝕腐蝕會導致設備的運行效率降低。蒸汽輪機的發電可能會受到渦輪機轉子葉片上的水滴造成的侵蝕腐蝕的影響。高溫渦輪機——專為動力回收而設計——因顆粒撞擊而受損，最終也會導致渦輪機的工作效率下降。

  由于氣穴現象導致的侵蝕

  由于氣穴現象導致的腐蝕可以被視為侵蝕腐蝕中的特殊類別。這是由于組件的金屬表面和管道內部周邊的蒸汽泡破裂和轟擊造成的。在泵吸入口，液壓致動器入口和回路中的其他點產生的低壓區會導致蒸汽泡的形成，這些蒸汽泡隨后由于管的內徑減小而在流體壓力增加的點處塌陷。液體蒸發的壓力取決于液體的溫度和性質。

  由于液體中的蒸氣泡破裂，氣穴會導致保護膜的突然破壞。這些內爆現象會導致嚴重的振動和嚴重的沖擊波。在一些高速流體動力系統中的零部件，例如泵送元件，葉輪，管道，控制閥，管道彎頭，三通部分和執行器部件中都會出現這種類型的侵蝕。

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