轮机维护与修理第三章(培训)

1、轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院1ChongQing JiaoTong University*Chapter 3 船机零件的腐蚀船机零件的腐蚀重点重点：腐蚀的概念。难点难点：电化学腐蚀。要求掌握的知识点要求掌握的知识点：腐蚀及金属腐蚀的分类金属腐蚀速度的衡量指标化学腐蚀及防止化学腐蚀的措施电化学腐蚀、电化学腐蚀原理、防止电化学腐蚀的措施穴蚀、气缸套穴蚀机理、影响缸套穴蚀因素、防止和减少缸套产生穴蚀目的：目的：增强防止腐蚀的观念，加强日常的维护保养工作，减少和防止腐蚀，保证船舶机器的正常运转和延长其使用寿命。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院2ChongQing J

2、iaoTong University*Chapter 3 船机零件的腐蚀船机零件的腐蚀3-1 金属腐蚀金属腐蚀（Corrosion） 3-2 化学腐蚀化学腐蚀（Chemical Corrosion） 3-3 电化学腐蚀电化学腐蚀（Electrochemical Corrosion）3-4 穴穴 蚀蚀（Cavitations） 练习题练习题 轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院3ChongQing JiaoTong University*3-1 金属腐蚀金属腐蚀（Corrosion）1 腐蚀的概念2 腐蚀的类别3 金属的类别目前中国发现的最早期的青铜酒器之一铜爵（夏代）4 腐蚀的危害

3、轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院4ChongQing JiaoTong University*1、腐蚀的概念、腐蚀的概念定义：定义：金属与周围介质发生化学作用、电化学作用或物理溶解而产生的破破坏坏和变质变质，称为腐蚀腐蚀。破坏导致：破坏导致：形状、尺寸变化；变质：变质：晶体结构、理化性能、机械性能都发生变化。特点：特点： 1）外部介质的作用；2）发生在金属与介质的界面上，即从零件的表面开始，向内部扩展。3）腐蚀有一个过程，是渐进性的。4）腐蚀过程是自由能降低的过程，是自发过程，是放出能量的过程。即金属金属化合物是个自发过程，是个与冶炼过程相反的过程。与其它故障模式的区别：与其它

4、故障模式的区别：磨损、断裂等需要外界能量的消耗，而腐蚀不需要外界输入能量。腐蚀过程的本质腐蚀过程的本质 腐蚀腐蚀 金属金属 金属化合物金属化合物 冶炼冶炼 G0 自发过程自发过程 不可逆过程不可逆过程放出能量吸收能量轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院5ChongQing JiaoTong University*1. 腐蚀的概念腐蚀的概念 腐蚀是一种重要的故障模式。腐蚀是一种重要的故障模式。在船舶上的危害很严重。即便是其他形式的损坏，如磨损、裂纹和断裂，往往也包含着腐蚀破坏的因素。此外，非金属材料与周围介质作用产生的破坏也日益增多和严重，也是属于腐蚀（氧化）破坏。例如：（1）管道的

5、腐蚀，仍是一个没有解决难题；（2）缸套和缸盖冷却水腔的电化学腐蚀；（3）活塞顶部与排气阀阀面的高温腐蚀；（4）缸套外圆表面与浆叶的穴蚀。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院6ChongQing JiaoTong University*轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院7ChongQing JiaoTong University*2、腐蚀的类别、腐蚀的类别2.1 按过程特点分类按过程特点分类 （1）化学腐蚀：化学腐蚀：特征是无电流产生； （2）电化学腐蚀电化学腐蚀：特征是有电流产生。2.2 按破坏形式分类按破坏形式分类（1）全面腐蚀全面腐蚀：整个表面发生。又分为均匀（少

6、见）与不均匀腐蚀（多见）两种。（2）局部腐蚀局部腐蚀：集中在某一区域，造成应力集中，导致突然断裂，危害更大。全面腐蚀是机件整个表面上发生的腐蚀，一般多为全面不均匀腐蚀。 局部腐蚀较多，危害也比全面腐蚀严重，往往会发生突然破坏，以致造成机件的损坏，甚至恶性事故。 轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院8ChongQing JiaoTong University*金属的类别：金属的类别： 贵金属：贵金属：在大气条件下热力学稳定的金属（其G0），在自然界中以单质存在。如：金、铂、钯、铱。 半贵金属：半贵金属：在无氧的情况下，离子反应时G0，在自然界主要以硫化物形式存在。如：铜、汞、银。 普

7、通金属普通金属（贱金属）：除上述金属外其它金属，在离子反应时自由能变化量均为负值，即G0，为在热力学上不稳定金属，在自然界中一般都是以氧化物或盐类存在于矿石中。有些热力学上不稳定金属（如铝、镁、铬等）在腐蚀过程中生成致密的保护性腐蚀产物膜而耐蚀耐蚀，例如铅在硫酸溶液中、铁在磷酸溶液中、锌铅在硫酸溶液中、铁在磷酸溶液中、锌在大气中等在大气中等都会生成耐蚀的保护膜（钝化膜）。所以，腐蚀虽可自发进行、但可使腐蚀进展很缓慢，甚至无害。 结论：结论：腐蚀过程不仅仅取决于腐蚀反应中自由能的变化量自由能的变化量，还应考虑腐蚀介质的性质介质的性质、腐蚀产物在该介质中的稳定性腐蚀产物在该介质中的稳定性。轮机维护

8、与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院9ChongQing JiaoTong University*4. 腐蚀的危害腐蚀的危害4.1 造成巨大的经济损失4.2 造成金属资源和能源的浪费 4.3 造成设备的破坏事故 4.4 阻碍新技术的发展全世界每年因腐蚀报废的钢铁大约相当于当年钢铁产量的30，其中23回炉再生，仍有10的钢铁损失。直接损失：直接损失：防护技术费用、腐蚀破坏后的维修、更换费用、劳务费用。间接损失：间接损失：腐蚀破坏造成停工、停产；物料流失；产品污染，质量下降，设备效率降低，能耗增加；钢材浪费等。举例举例1975年美国芝加哥一个大的炼油厂一根年美国芝加哥一个大的炼油厂一根15cm

9、的不锈钢弯管破裂引起爆的不锈钢弯管破裂引起爆炸和火灾，停产炸和火灾，停产6周，这次腐蚀事故总维修费周，这次腐蚀事故总维修费50万美元，停产造成的税万美元，停产造成的税收损失高达收损失高达500万美元。万美元。美国：美国：1949年年 55亿美元亿美元 19601969年年 150200亿美元亿美元 1975年年 700亿美元亿美元 1982年年 1269亿美元亿美元 2002年年 5520亿美元亿美元 英国：英国：1969年年 13.65亿英镑（亿英镑（27.3亿美元）亿美元）中国：中国： 2002年年 4979亿元（占当年亿元（占当年GDP的的5%）轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航

10、海学院10ChongQing JiaoTong University*32 化学腐蚀化学腐蚀（Chemical Corrosion） 1、 化学腐蚀概念化学腐蚀概念 2、 柴油机零件的化学腐蚀柴油机零件的化学腐蚀 3、 防止化学腐蚀的方法防止化学腐蚀的方法 轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院11ChongQing JiaoTong University*1、化学腐蚀、化学腐蚀定义：定义：金属与周围介质（非电解质）直接发生化学作用而引起的破坏，称为化学化学腐蚀腐蚀。特点：特点：在化学腐蚀过程不产生电流。例如：碳钢的氧化问题。类别：类别：气体腐蚀有机介质腐蚀气体腐蚀：气体腐蚀：指在干

11、燥气体中或高温气体中的腐蚀。 金属与介质中的氧化剂直接作用，在金属表面生成一层氧化物薄膜，即腐蚀产物。 金属能否继续被氧化取决于氧化物薄膜的结构和与基体的结合强度。碳钢零件在560以下被氧化，生成Fe2O3或Fe3O4的结构致密、与基体结合牢固的稳定膜，可阻止原子的扩散，从而保护金属表面不再继续被氧化。而在560以上时，氧化生成FeO的结构疏松、与基体结合不牢的膜，原子容易穿过膜使金属继续被氧化，达一定厚度后脱落。金属在有机介质中的腐蚀金属在有机介质中的腐蚀，有机介质为不导电的非电解质介质。例如，有机酸、卤代化合物和含硫的化合物等。注意：现实中纯化学腐蚀的现象较少，如铝在CCl4、三氯甲烷或乙

12、醇中；镁或钛在甲醇中；金属钠在氯化氢气体中等的腐蚀都属于化学腐蚀，但实际上这些介质中都含有少量水分而使有机介质不纯，使化学腐蚀变为电化学腐蚀。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院12ChongQing JiaoTong University*2、 柴油机零件的化学腐蚀柴油机零件的化学腐蚀2.1 高温腐蚀或钒腐蚀高温腐蚀或钒腐蚀燃烧室组件（缸盖及阀件、缸套和活塞）与燃气中低熔点低熔点灰分在高温下发生化学作用破坏。重油含V、Na、S化合物，燃烧生成（V2O5、Na2SO4）熔点较低（500800）附零件（排气阀、阀座、活塞顶部）表面，氧化膜溶解，加速腐蚀，形成凹坑。高温钒、钠腐蚀的条件

13、：高温钒、钠腐蚀的条件：1）温度550 钒、钠化合物处于熔化状态钒、钠化合物处于熔化状态附着于零件表面；2）灰分成分腐蚀速度。当V2O5 / Na2O3时，软化温度由600降至400，灰分易熔腐蚀；当V2O5 / Na2O 1，腐蚀速度最小，因灰分软化温度高，一般不会腐蚀。2.2 低温腐蚀低温腐蚀燃气中SO2、SO3和水蒸气在工件（如缸壁、废气涡轮增压器壳体等）温度低于硫酸的露点（170）时，在工件的表面生成亚硫酸或硫酸，从而造成零件的腐蚀。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院13ChongQing JiaoTong University*3. 防止化学腐蚀的方法防止化学腐蚀的方法

14、3.1 选材选材如排气阀选用高铬的钢（4Cr14Ni14W2Mo），生成致密的氧化膜，起钝化作用。加强燃烧室零件的冷却使零件温度在550以下等。一般原则：一般原则：在还原性介质中，选用含Ni 、Cu及其合金；在氧化性介质中，选用含Cr的合金；在极强的氧化性介质中，选用含Ti 的合金；非金属材料有良好的耐蚀性。3.2 在零件的表面覆盖保护膜在零件的表面覆盖保护膜：如电镀、喷油漆等。3.3 合理的结构设计合理的结构设计：如壁厚要留有余量。3.4 环境控制环境控制：如控制冷却温度、控制燃油的成分（S）、加入缓蚀剂等。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院14ChongQing JiaoTo

15、ng University*33 电化学腐蚀电化学腐蚀（Electrochemical Corrosion） 1 概述 2 极化作用 3 船上常见的电化学腐蚀 4 防止电化学腐蚀的方法轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院15ChongQing JiaoTong University*1 概述1.1 电化学腐蚀的定义1.2 金属的电极电位1.3 电化学腐蚀的实质（机理）1.4 腐蚀电池的种类轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院16ChongQing JiaoTong University*1.1 电化学腐蚀的定义定义定义：金属表面在 中发生电化学作用而产生的破坏，称为电化

16、学腐蚀电化学腐蚀。特点：特点：电化学腐蚀过程中有电流产生。是自然界和生产中最常见的腐蚀形式，破坏作用也最显著，在大气、海水、酸碱、盐中均能发生电化学腐蚀。电解质轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院17ChongQing JiaoTong University*电解质 电解质（如H2SO4）溶于水构成电解液，并离解成正离子（H）和负离子（SO4- -），同时正、负离子又会合成为电解质分子。 在上述可逆反应中，若小部分分子处于离解状态（大部分是分子状态）的叫弱电解质弱电解质；几乎完全离解的为强电解质强电解质。 电解液靠离子移动传送电子（导电率远低于金属），离子浓度导电率；但离子浓度过高

17、离子运动相互妨碍导电率。 电解液温度离子运动速度导电率。一般升高10，导电率可增加1020。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院18ChongQing JiaoTong University*1.2 金属的电极电位金属的电极电位电极电位电极电位:金属和溶液界面的电位差称为金属的电极电位。 金属的电极电位越负，表示金属容易离子化，即不耐腐蚀；电极电位越正，金属越耐蚀。 金属与介质接触，发生自发腐蚀的倾向，即金属离子进入介质，所失去的电子留在金属表面。 金属离子化程度越大，留在金属表面的电子也越多，使金属表面呈负电并吸引溶液中的正离子靠近金属表面，形成双电层，在界面上产生电位差。轮机维

18、护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院19ChongQing JiaoTong University*1.3 电化学腐蚀的实质（机理）电化学腐蚀的实质（机理）阳极反应：阳极反应：FeFe2(-)产生电子，放电，即氧化过程，电位低，被腐蚀；阴极反应：阴极反应：2H2(-)H2得到电子，即还原过程，电位高，受到保护。电化学腐蚀中，腐蚀电池起着重要作用。 基本原理：基本原理：价数增高或产生电子的反应称为阳极反应（氧化反应）；价数降低或消耗电子的反应称为阴极反应（还原反应）。阳极反应产生的电子数与阴极反应消耗的电子数相等。图示的电化学反应为：轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院20Ch

19、ongQing JiaoTong University*1.3 电化学腐蚀的实质（机理）电化学腐蚀的实质（机理）轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院21ChongQing JiaoTong University*1.3 电化学腐蚀的实质（机理）电化学腐蚀的实质（机理） 根据构成腐蚀电池的电极大小，可将腐蚀电池分为宏观和微观两种。 1）宏现腐蚀电池 2）微观电池轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院22ChongQing JiaoTong University*1 ) 宏现腐蚀电池宏现腐蚀电池肉眼可见电极宏观电池 零件或构件局部宏观腐蚀破坏。（1）异金属接触电池）异金属接触

20、电池两种不同电位金属或合金接触并处于同一电解质溶液中，电位低金属不电位低金属不断遭到腐蚀断遭到腐蚀，该电池称异金属接触电池或称腐蚀电偶，引起电偶腐蚀。两种金属电极电位差越大，电偶腐蚀越严重。如冷却器，碳钢壳体与黄铜管子构成异金属接触电池，FeCu电池。（2）浓差电池）浓差电池同一金属不同部位与浓度或温度不同的介质接触构成腐蚀电池。常见有氧浓差电池、盐浓差电池和温差电池等。氧浓差电池：氧浓差电池：金属与含氧量不同的介质接触。在氧浓度较低处金属的电极电位较低为阳极，在氧浓度较高处金属的电极电位较高为阴极，构成氧浓度差电池，浓度低处金属遭到腐蚀浓度低处金属遭到腐蚀。如铁棒埋于土壤中，因土壤深度不同含

21、氧量不同，故埋得最深部位腐蚀最严重。温差电池：温差电池：浸于电解质溶液中金属，不同部位处于不同温度时构成的电池为温差电池。高温处易腐。如换热器的高温端比低温端腐蚀严重。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院23ChongQing JiaoTong University*2）微观电池）微观电池微观电池：微观电池：金属表面微观电化学不均匀性构成许多微小电极电池，称。引起金属微观不均匀性的原因：（1）化学成分不均匀性）化学成分不均匀性 金属、杂质、非金属夹杂物的电极电位不同，与电解质溶液接触时构成无数微小电池。（2）金属组织不均匀性）金属组织不均匀性 如钢中铁素体1与渗碳体2在有电解质溶液

22、时构成无数微电池。（3）物理性质或状态不均匀性）物理性质或状态不均匀性 一般应力较高和变形较大部位电位较低成为阳极容易被腐蚀。（4）金属表面膜不完整性）金属表面膜不完整性 当表面膜破裂、有孔而不完整时，破裂处和有孔处的金属电位较低成为阳极。例船体钢板上的铁锈与铁锈脱落后裸露的钢板构成微电池。 轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院24ChongQing JiaoTong University*1.4 腐蚀电池的种类腐蚀电池的种类局部电化学腐蚀的种类：局部电化学腐蚀的种类：（1）点状腐蚀 金属表面局部有孔径不一小孔，彼此孤立或集中在一起。孔径一般小于或等于孔深，孔上有腐蚀产物存留。（2

23、）晶间腐蚀 腐蚀发生在金属晶界上，使晶粒之间结合力丧失或下降，因不易发现，产生突然破坏，造成很大危害。（3）电偶腐蚀 异金属同在电解质溶液中使电位低的阳极发生腐蚀。（4）应力腐蚀 金属在拉应力和腐蚀介质共同作用下产生裂纹或断裂。（5）腐蚀疲劳 金属在交变应力和腐蚀介质共同作用下的破坏。（6）选择性腐蚀 合金中某些元素在腐蚀介质中优先被溶解的破坏。（7）缝隙腐蚀 由于金属接触面间的缝隙大小不同，与电解质接触时产生不同电位而发生的电化学腐蚀。（8）剥层腐蚀 金属在腐蚀介质中沿着与表面平行的晶界进行腐蚀，腐蚀产物呈层状或片状从金属表面上脱落，一般发生在型板和板材上。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交

24、通大学航海学院25ChongQing JiaoTong University*2 极化作用极化作用 2.1 极化作用极化作用 2.2 去极化作用去极化作用 2.3 极化作用的意义极化作用的意义轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院26ChongQing JiaoTong University*2.1 极化作用极化作用 电流通过时，腐蚀电池两极间电位差减少，电化学反应速度减慢，引起工作电流强度降低的现象，称原电池极化作用。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院27ChongQing JiaoTong University*2.2 去极化作用去极化作用去极化作用去极化作用：增大

25、回路中电流，消除或减弱电极极化作用称为。阳极去极化作用去极化作用就是消除或减弱阳极的极化作用。方法：方法：向溶液中加入络合剂或沉淀剂，使与金属离子形成难离解的络合物或沉淀物。大大降低金属阳极表面的离子浓度，加速金属离子进入溶液，即加速阳极金属的溶解，以进一步形成络合物或沉淀物。阳极极化可减弱金属腐蚀速度；阳极去极化则加速腐蚀过程。去极化剂：去极化剂：吸收电子使自身还原的物质，即消除或减弱极化作用的物质称为。若溶液中含有使金属氧化的氧化剂时，它可迫使阳极金属进行阳极反应以索取其所产生的电子使自身还原，因此氧化剂是去极化剂。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院28ChongQing J

26、iaoTong University*2.3 极化作用的意义极化作用的意义 金属在介质中发生电化学腐蚀时，阳极金属发生氧化反应被腐蚀，腐蚀速度可用阳极电流密度表示。 计算可得电化学腐蚀速度，但其与实测值相差甚远，在腐蚀电路中也可以观察到。当原电池外电路接通瞬间有一个很大的起始电流，几分钟后迅速减小约为起始电流的130。 腐蚀电池形成后，极化作用即产生，金属腐蚀速度大大降低。如果没有极化作用，腐蚀速度会比实际的快几十倍，甚至几百倍，且腐蚀会不断地进行下去，造成零件迅速失效。极化作用是有益的。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院29ChongQing JiaoTong Universi

27、ty*3 船上常见的电化学腐蚀船上常见的电化学腐蚀3.1 电偶腐蚀电偶腐蚀（或接触腐蚀接触腐蚀，Contact Corrosion）：如：冷凝器中铜管与钢壳体；离心泵叶轮与轴；尾轴与螺旋桨等。3.2 氧浓差电池：氧浓差电池：缸套与缸体下部密封圈处缝隙，因冷却水停滞、氧浓度低（为阳极），与附近氧浓度高处的金属（阴极）形成氧浓差电池。3.3 选择性腐蚀选择性腐蚀：如黄铜工件脱锌、缸套外表面石墨化腐蚀（铁素体被腐蚀，仅剩石墨）等。3.4 应力腐蚀应力腐蚀：应力特定腐蚀介质，引起的破裂。如黄铜的季裂。3.5 晶间腐蚀晶间腐蚀：由组织不均引起，表面完好，不易检查，危害大。3.6 海水腐蚀海水腐蚀：船体、

28、船机零件防腐问题：柴油机空冷器、冷却器、冷凝器、空压机机体、各种海水管等都用海水冷却。冷却器铸铁管在海水腐蚀作用下只能使用34年；碳钢冷却水箱内壁腐蚀速度为1mm/a以上。钢铁在海水中的腐蚀速度为0.13mm/a。流速、海水温度海水腐蚀 。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院30ChongQing JiaoTong University*4 防止电化学腐蚀的方法防止电化学腐蚀的方法破坏电化学腐蚀的产生条件破坏电化学腐蚀的产生条件，具体有：4.1 合理选材：合理选材： 耐蚀材料，对构成电偶处，选用电位相近材料。选材原则与防化学腐蚀同。4.2 合理设计合理设计： 1）壁厚应留足够腐蚀余

29、量；2）温度、应力尽可能均匀；3）材料匹配合理等。例如：附图所示 4.2 阴极保护法：阴极保护法：与水接触的零件几乎都用此法。利用电化学腐蚀的原理，外加一个阴极。具体有两种方法：（1）外加电流阴极保护法：被保护金属与直流电源负极相连。阴极极化。（2）牺牲阳极保护法：加一电位更低金属作为阳极。如在船体钢板上安装锌块、在缸套外圆表面上安装锌块。4.3 阳极保护法：阳极保护法：被保护零件与直流电源正极相连，使之成为阳极，强制使零件表面成为钝化状态，得到保护。只有部分金属在特定的腐蚀介质中，才可能钝化。多用于化学工业多用于化学工业。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院31ChongQing

30、 JiaoTong University*4 防止电化学腐蚀的方法4.4 介质处理：介质处理：调节介质PH值、改变介质温度、加缓蚀剂等。4.5 在零件的表面加保护层：在零件的表面加保护层：金属覆盖层：电镀等；非金属覆盖层：油漆、塑料等。4.6 加强管理与维护加强管理与维护：如控制酸值、控制燃油含S量等。（1）定期进行柴油机冷却水处理；（2）适时更换船体钢板上和缸套冷却侧上的防腐锌块；（3）选用低硫燃油，若燃用含硫高燃油时采用与之匹配的碱性气缸油；（4）加强柴油机和尾轴润滑油的定期检验；（5）机件经碱洗后，一定用清水彻底清洗和涂油保护。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院32Chon

31、gQing JiaoTong University*轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院33ChongQing JiaoTong University*轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院34ChongQing JiaoTong University*练习题 为防止电化学腐蚀，将被保护零件与外接直流电源正极连接，能够： A.阳极保护 B.产生阴极钝化 C.提高阴极电极电位 D.阴极保护 为防止电化学腐蚀，将被保护零件与外接直流电源正极连接，不能： A.阴极保护 B.产生阳极钝化 C.提高阳极电极电位 D.降低阴阳极电极电位轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院

32、35ChongQing JiaoTong University*3-4 穴穴 蚀（蚀（Cavitations） 1、概述 2、柴油机缸套的穴蚀 3、其他零件的穴蚀轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院36ChongQing JiaoTong University*1 概述概述穴蚀穴蚀又称空泡腐蚀空泡腐蚀或气蚀气蚀，是一种局部腐蚀。定义定义：与液体接触的金属表面，由于受气泡产生与破裂的反复作用而导致的破坏现象，称为穴蚀。柴油机气缸套外表面上穴蚀小孔直径为穴蚀小孔直径为l5mm，最大可达30mm，孔深可达23mm，严重时穿透缸壁。特征：特征：（1）与液体接触，并做高速相对运动；（2）零件

33、表面形成聚集的蜂窝状小孔群。孔穴内表面清洁，无腐蚀产物。船机零件中常发生穴蚀的有船机零件中常发生穴蚀的有：螺旋桨的桨叶；（筒状活塞式柴油机，高速）缸套外圆表面；轴瓦的工作表面等。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院37ChongQing JiaoTong University*2 柴油机缸套的穴蚀 缸径在 105300mm的筒状活塞式柴油机气缸套穴蚀，较为普遍和严重，是主要的损坏形式。 2.1 穴蚀的部位穴蚀的部位2.2 缸套穴蚀的机理缸套穴蚀的机理2.3 影响缸套穴蚀的因素影响缸套穴蚀的因素 2.4 防止缸套穴蚀的措施防止缸套穴蚀的措施轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海

34、学院38ChongQing JiaoTong University*2.1 穴蚀的部位穴蚀的部位穴蚀发生在：穴蚀发生在： 外圆表面与冷却水接触处； 一般集中在柴油机左右两侧，特别是承受侧推力一侧（排气侧）上。 在冷却水进口或水流的转向处等部位也易发生。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院39ChongQing JiaoTong University*2.2 缸套穴蚀的机理缸套穴蚀的机理穴蚀机理：穴蚀机理： 侧推力缸壁振动瞬时真空冷却水汽化形成气泡高压使气泡破裂冲击反复作用疲劳脱落形成孔穴缸套穴蚀原因：缸套穴蚀原因： 缸套的振动。而振动又受缸套与活塞间隙、缸套的刚度及侧推力等的影响。

35、轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院40ChongQing JiaoTong University*2.3影响缸套穴蚀的因素影响缸套穴蚀的因素 缸套穴蚀与柴油机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、柴油机的工艺参数等有关。1）缸套振动2）冷却水腔结构3）冷却水温度与压力轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院41ChongQing JiaoTong University*1）缸套振动 运转中缸套高频振动是产生穴蚀的根本原因。高频振动是产生穴蚀的根本原因。缸套振动强度与以下因素有关缸套振动强度与以下因素有关：活塞与缸套配合间隙（间隙的大小影响活塞的冲击能量）间隙活塞横摆

36、加速度冲击缸壁能量 缸套振动。缸套刚度（刚度直接影响缸套的振动）缸套刚度除与其材料有关外，还与缸套壁厚和纵向支承跨距有关，缸壁厚度增加，支承跨距缩短，缸套刚度增大。设计时缸套壁厚和缸径D之比有一定选取范围：高速柴油机 D3.56.8中速柴油机 D810缸套的支撑跨距缩短缸套支承跨距虽有利于减小缸套振动，降低穴蚀，但支承跨距受缸套冷却水空间设计要求限制，故设计时应综合考虑。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院42ChongQing JiaoTong University*2）冷却水腔结构）冷却水腔结构 冷却水腔通道宽度水流速度产生空泡。柴油机设计时，为降低穴蚀要求： 冷却水腔内水流速

37、度 2ms； 水腔宽度t14D 或 10mm，各处均匀一致，水流畅通不形成死水区和涡流区。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院43ChongQing JiaoTong University*3）冷却水温度）冷却水温度t与压力与压力p冷却水温： t过高腐蚀，但不宜长期水温过低。实验证明： 钢铁和铝等金属材料在淡水温度t 为5060时穴蚀严重，随着水温的升高，穴蚀破坏减轻。 从发挥柴油机的效能和降低腐蚀和穴蚀出发，冷却水腔淡水温度在8090为好。水压：p 空泡 穴蚀减少； 但p过高 温度 穴蚀 。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院44ChongQing JiaoTong

38、University*2.4 防止缸套穴蚀的措施防止缸套穴蚀的措施缸套穴蚀主要发生在中、高速柴油机中、高速柴油机上。（二冲程十字头式低速柴油机二冲程十字头式低速柴油机气缸套基本不发生穴蚀破坏气缸套基本不发生穴蚀破坏）（1）设计、制造时）设计、制造时，减少缸套振动；缸套外圆表面覆盖保护层或强化层。球墨铸铁、可锻铸铁的抗穴蚀能力普通铸铁。（2）降低外表面的粗糙度）降低外表面的粗糙度 粗糙度大，气泡易形成，凹痕会成为气泡形成的核心。（3）提高缸套抗穴蚀的能力）提高缸套抗穴蚀的能力冷却水腔内，安装锌块实施阴极保护防止电化学腐蚀。在冷却水中加入缓蚀剂（常用），如乳化油缓蚀剂或被膜缓蚀剂，使缸套外表面形成

39、一层较薄的保护膜，可以防止电化学腐蚀，减弱空泡破裂时冲击波对缸套表面的冲击作用，减轻穴蚀。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院45ChongQing JiaoTong University*3 其它零件的穴蚀其它零件的穴蚀 螺旋桨、轴瓦和燃油系统零件的穴蚀机理与缸套的大致相同，都与气泡的形成与破裂有关。3.1 燃油系统零件的穴蚀燃油系统零件的穴蚀3.2 轴瓦和螺旋桨的穴蚀轴瓦和螺旋桨的穴蚀轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院46ChongQing JiaoTong University*3.1 燃油系统零件的穴蚀燃油系统零件的穴蚀 柴油机燃油系统中的高压油泵柱塞、出油阀

40、、喷油器针阀和高压油管均有穴蚀发生。 喷油系统中，高压喷油终了会使系统内的油压骤然降低。高的喷射压力容易引起二次喷射使柴油机性能下降，并造成系统的穴蚀。燃油系统的穴蚀有两种： 1）波动穴蚀 2）流动穴蚀轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院47ChongQing JiaoTong University* 1）波动穴蚀发生部位：发生部位： 高压油管中高压油管中。原因原因： 燃油系统中高压燃油流动时传播压力波，特别是喷射终了时会使管内压力变化大，卸载过度产生负压力波卸载过度产生负压力波，导致气泡产生，高压时又使气泡溃灭产生穴蚀，称为波动穴蚀。发生时间发生时间： 在柴油机低负荷运转时，较为严重低负荷运转时，较为严重。措施：措施： 采用缓冲型出油阀、等压卸载出油阀。轮机维护与修理轮机维护与修理重庆交通大学航海学院48ChongQing JiaoTong University*2）流动穴蚀）流动穴蚀产生部位：产生部位： 在高压油泵柱塞螺旋槽附近和喷油器针阀截面变化处。原因：原因： 高压燃油流经通道截面变化处产生强烈节流，压力下降并形成气泡，随后的压力升高又使气泡溃灭而发生穴蚀。出现时间：出现时间： 柴油机高负荷运转时节流作用增大使穴蚀更加严重。