輪機(jī)維護(hù)與修理-第三章(培訓(xùn)教材)

Chapter3船機(jī)零件的腐蝕重點(diǎn)：腐蝕的概念。難點(diǎn)：電化學(xué)腐蝕。要求掌握的知識(shí)點(diǎn)：腐蝕及金屬腐蝕的分類金屬腐蝕速度的衡量指標(biāo)化學(xué)腐蝕及防止化學(xué)腐蝕的措施電化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕原理、防止電化學(xué)腐蝕的措施穴蝕、氣缸套穴蝕機(jī)理、影響缸套穴蝕因素、防止和減少缸套產(chǎn)生穴蝕目的：增強(qiáng)防止腐蝕的觀念，加強(qiáng)日常的維護(hù)保養(yǎng)工作，減少和防止腐蝕，保證船舶機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和延長(zhǎng)其使用壽命。07:45Chapter3船機(jī)零件的腐蝕§3-1金屬腐蝕（Corrosion）

§3-2化學(xué)腐蝕（ChemicalCorrosion）§3-3電化學(xué)腐蝕（ElectrochemicalCorrosion）§3-4穴蝕（Cavitations）

☆練習(xí)題07:45§3-1

金屬腐蝕（Corrosion）1

腐蝕的概念2

腐蝕的類別3

金屬的類別目前中國(guó)發(fā)現(xiàn)的最早期的青銅酒器之一銅爵（夏代）4腐蝕的危害07:451、腐蝕的概念定義：金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用、電化學(xué)作用或物理溶解而產(chǎn)生的破壞和變質(zhì)，稱為腐蝕。破壞導(dǎo)致：形狀、尺寸變化；變質(zhì)：晶體結(jié)構(gòu)、理化性能、機(jī)械性能都發(fā)生變化。特點(diǎn)：

1）外部介質(zhì)的作用；2）發(fā)生在金屬與介質(zhì)的界面上，即從零件的表面開始，向內(nèi)部擴(kuò)展。3）腐蝕有一個(gè)過(guò)程，是漸進(jìn)性的。4）腐蝕過(guò)程是自由能降低的過(guò)程，是自發(fā)過(guò)程，是放出能量的過(guò)程。即金屬

金屬化合物是個(gè)自發(fā)過(guò)程，是個(gè)與冶煉過(guò)程相反的過(guò)程。與其它故障模式的區(qū)別：磨損、斷裂等需要外界能量的消耗，而腐蝕不需要外界輸入能量?！舾g過(guò)程的本質(zhì)

腐蝕金屬金屬化合物

冶煉

△G﹤0

自發(fā)過(guò)程不可逆過(guò)程放出能量吸收能量07:451.腐蝕的概念腐蝕是一種重要的故障模式。在船舶上的危害很嚴(yán)重。即便是其他形式的損壞，如磨損、裂紋和斷裂，往往也包含著腐蝕破壞的因素。此外，非金屬材料與周圍介質(zhì)作用產(chǎn)生的破壞也日益增多和嚴(yán)重，也是屬于腐蝕（氧化）破壞。例如：（1）管道的腐蝕，仍是一個(gè)沒(méi)有解決難題；（2）缸套和缸蓋冷卻水腔的電化學(xué)腐蝕；（3）活塞頂部與排氣閥閥面的高溫腐蝕；（4）缸套外圓表面與漿葉的穴蝕。☆07:4507:452、腐蝕的類別2.1按過(guò)程特點(diǎn)分類

（1）化學(xué)腐蝕：特征是無(wú)電流產(chǎn)生；（2）電化學(xué)腐蝕：特征是有電流產(chǎn)生。2.2按破壞形式分類（1）全面腐蝕：整個(gè)表面發(fā)生。又分為均勻（少見）與不均勻腐蝕（多見）兩種。（2）局部腐蝕：集中在某一區(qū)域，造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致突然斷裂，危害更大。全面腐蝕是機(jī)件整個(gè)表面上發(fā)生的腐蝕，一般多為全面不均勻腐蝕。局部腐蝕較多，危害也比全面腐蝕嚴(yán)重，往往會(huì)發(fā)生突然破壞，以致造成機(jī)件的損壞，甚至惡性事故。07:45金屬的類別：貴金屬：在大氣條件下熱力學(xué)穩(wěn)定的金屬（其△G＞0），在自然界中以單質(zhì)存在。如：金、鉑、鈀、銥。半貴金屬：在無(wú)氧的情況下，離子反應(yīng)時(shí)△G＞0，在自然界主要以硫化物形式存在。如：銅、汞、銀。普通金屬（賤金屬）：除上述金屬外其它金屬，在離子反應(yīng)時(shí)自由能變化量均為負(fù)值，即△G＜0，為在熱力學(xué)上不穩(wěn)定金屬，在自然界中一般都是以氧化物或鹽類存在于礦石中。有些熱力學(xué)上不穩(wěn)定金屬（如鋁、鎂、鉻等）在腐蝕過(guò)程中生成致密的保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物膜而耐蝕，例如鉛在硫酸溶液中、鐵在磷酸溶液中、鋅在大氣中等都會(huì)生成耐蝕的保護(hù)膜（鈍化膜）。所以，腐蝕雖可自發(fā)進(jìn)行、但可使腐蝕進(jìn)展很緩慢，甚至無(wú)害。結(jié)論：腐蝕過(guò)程不僅僅取決于腐蝕反應(yīng)中自由能的變化量，還應(yīng)考慮腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物在該介質(zhì)中的穩(wěn)定性。07:454.

腐蝕的危害4.1造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失4.2造成金屬資源和能源的浪費(fèi)

4.3造成設(shè)備的破壞事故

4.4阻礙新技術(shù)的發(fā)展全世界每年因腐蝕報(bào)廢的鋼鐵大約相當(dāng)于當(dāng)年鋼鐵產(chǎn)量的30％，其中2／3回爐再生，仍有10％的鋼鐵損失。直接損失：防護(hù)技術(shù)費(fèi)用、腐蝕破壞后的維修、更換費(fèi)用、勞務(wù)費(fèi)用。間接損失：腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)；物料流失；產(chǎn)品污染，質(zhì)量下降，設(shè)備效率降低，能耗增加；鋼材浪費(fèi)等。舉例1975年美國(guó)芝加哥一個(gè)大的煉油廠一根15cm的不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停產(chǎn)6周，這次腐蝕事故總維修費(fèi)50萬(wàn)美元，停產(chǎn)造成的稅收損失高達(dá)500萬(wàn)美元。美國(guó)：1949年55億美元

1960～1969年150～200億美元

1975年700億美元

1982年1269億美元

2002年5520億美元英國(guó)：1969年13.65億英鎊（27.3億美元）中國(guó)：

2002年4979億元（占當(dāng)年GDP的5%）07:45§3－2化學(xué)腐蝕（ChemicalCorrosion）1、化學(xué)腐蝕概念2、柴油機(jī)零件的化學(xué)腐蝕3、防止化學(xué)腐蝕的方法07:451、化學(xué)腐蝕定義：金屬與周圍介質(zhì)（非電解質(zhì)）直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞，稱為化學(xué)腐蝕。特點(diǎn)：在化學(xué)腐蝕過(guò)程不產(chǎn)生電流。例如：碳鋼的氧化問(wèn)題。類別：氣體腐蝕有機(jī)介質(zhì)腐蝕氣體腐蝕：指在干燥氣體中或高溫氣體中的腐蝕。金屬與介質(zhì)中的氧化劑直接作用，在金屬表面生成一層氧化物薄膜，即腐蝕產(chǎn)物。金屬能否繼續(xù)被氧化取決于氧化物薄膜的結(jié)構(gòu)和與基體的結(jié)合強(qiáng)度。碳鋼零件在560℃以下被氧化，生成Fe2O3或Fe3O4的結(jié)構(gòu)致密、與基體結(jié)合牢固的穩(wěn)定膜，可阻止原子的擴(kuò)散，從而保護(hù)金屬表面不再繼續(xù)被氧化。而在560℃以上時(shí)，氧化生成FeO的結(jié)構(gòu)疏松、與基體結(jié)合不牢的膜，原子容易穿過(guò)膜使金屬繼續(xù)被氧化，達(dá)一定厚度后脫落。金屬在有機(jī)介質(zhì)中的腐蝕，有機(jī)介質(zhì)為不導(dǎo)電的非電解質(zhì)介質(zhì)。例如，有機(jī)酸、鹵代化合物和含硫的化合物等。注意：現(xiàn)實(shí)中純化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象較少，如鋁在CCl4、三氯甲烷或乙醇中；鎂或鈦在甲醇中；金屬鈉在氯化氫氣體中等的腐蝕都屬于化學(xué)腐蝕，但實(shí)際上這些介質(zhì)中都含有少量水分而使有機(jī)介質(zhì)不純，使化學(xué)腐蝕變?yōu)殡娀瘜W(xué)腐蝕。07:452、柴油機(jī)零件的化學(xué)腐蝕2.1高溫腐蝕或釩腐蝕燃燒室組件（缸蓋及閥件、缸套和活塞）與燃?xì)庵械腿埸c(diǎn)灰分在高溫下發(fā)生化學(xué)作用→破壞。重油含V、Na、S化合物，燃燒生成（V2O5、Na2SO4）熔點(diǎn)較低（500～800℃）附零件（排氣閥、閥座、活塞頂部）表面，氧化膜溶解，加速腐蝕，形成凹坑。高溫釩、鈉腐蝕的條件：1）溫度>550℃→

釩、鈉化合物處于熔化狀態(tài)附著于零件表面；2）灰分成分→腐蝕速度。當(dāng)V2O5/Na2O≈3時(shí)，軟化溫度由600℃降至400℃，灰分易熔→腐蝕↑；當(dāng)V2O5/Na2O≈1，腐蝕速度最小，因灰分軟化溫度高，一般不會(huì)腐蝕。2.2低溫腐蝕燃?xì)庵蠸O2、SO3和水蒸氣在工件（如缸壁、廢氣渦輪增壓器殼體等）溫度低于硫酸的露點(diǎn)（170℃）時(shí)，在工件的表面生成亞硫酸或硫酸，從而造成零件的腐蝕。07:453.防止化學(xué)腐蝕的方法3.1選材如排氣閥選用高鉻的鋼（4Cr14Ni14W2Mo），生成致密的氧化膜，起鈍化作用。加強(qiáng)燃燒室零件的冷卻使零件溫度在550℃以下等。一般原則：在還原性介質(zhì)中，選用含Ni、Cu及其合金；在氧化性介質(zhì)中，選用含Cr的合金；在極強(qiáng)的氧化性介質(zhì)中，選用含Ti的合金；非金屬材料有良好的耐蝕性。3.2在零件的表面覆蓋保護(hù)膜：如電鍍、噴油漆等。3.3合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如壁厚要留有余量。3.4環(huán)境控制：如控制冷卻溫度、控制燃油的成分（S％）、加入緩蝕劑等。07:45§3－3電化學(xué)腐蝕（ElectrochemicalCorrosion）1

概述2

極化作用3

船上常見的電化學(xué)腐蝕4

防止電化學(xué)腐蝕的方法07:451概述1.1

電化學(xué)腐蝕的定義1.2

金屬的電極電位1.3

電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)（機(jī)理）1.4

腐蝕電池的種類07:451.1

電化學(xué)腐蝕的定義定義：金屬表面在中發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞，稱為電化學(xué)腐蝕。特點(diǎn)：電化學(xué)腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生。是自然界和生產(chǎn)中最常見的腐蝕形式，破壞作用也最顯著，在大氣、海水、酸堿、鹽中均能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。電解質(zhì)07:45電解質(zhì)電解質(zhì)（如H2SO4）溶于水構(gòu)成電解液，并離解成正離子（H＋＋）和負(fù)離子（SO4--），同時(shí)正、負(fù)離子又會(huì)合成為電解質(zhì)分子。在上述可逆反應(yīng)中，若小部分分子處于離解狀態(tài)（大部分是分子狀態(tài)）的叫弱電解質(zhì)；幾乎完全離解的為強(qiáng)電解質(zhì)。電解液靠離子移動(dòng)傳送電子（導(dǎo)電率遠(yuǎn)低于金屬），離子濃度↑→導(dǎo)電率↑；但離子濃度過(guò)高→離子運(yùn)動(dòng)相互妨礙→導(dǎo)電率↓。電解液溫度↑→離子運(yùn)動(dòng)速度↑→導(dǎo)電率↑。一般升高10℃，導(dǎo)電率可增加10～20％。☆07:451.2金屬的電極電位電極電位:金屬和溶液界面的電位差稱為金屬的電極電位。金屬的電極電位越負(fù)，表示金屬容易離子化，即不耐腐蝕；電極電位越正，金屬越耐蝕。

金屬與介質(zhì)接觸，發(fā)生自發(fā)腐蝕的傾向，即金屬→離子進(jìn)入介質(zhì)，所失去的電子留在金屬表面。金屬離子化程度越大，留在金屬表面的電子也越多，使金屬表面呈負(fù)電并吸引溶液中的正離子靠近金屬表面，形成雙電層，在界面上產(chǎn)生電位差。07:451.3電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)（機(jī)理）陽(yáng)極反應(yīng)：Fe→Fe＋＋＋2(-)產(chǎn)生電子，放電，即氧化過(guò)程，電位低，被腐蝕；陰極反應(yīng)：2H＋＋2(-)→H2↑得到電子，即還原過(guò)程，電位高，受到保護(hù)。電化學(xué)腐蝕中，腐蝕電池起著重要作用。

基本原理：價(jià)數(shù)增高或產(chǎn)生電子的反應(yīng)稱為陽(yáng)極反應(yīng)（氧化反應(yīng)）；價(jià)數(shù)降低或消耗電子的反應(yīng)稱為陰極反應(yīng)（還原反應(yīng)）。陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生的電子數(shù)與陰極反應(yīng)消耗的電子數(shù)相等。圖示的電化學(xué)反應(yīng)為：07:451.3電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)（機(jī)理）07:451.3電化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)（機(jī)理）根據(jù)構(gòu)成腐蝕電池的電極大小，可將腐蝕電池分為宏觀和微觀兩種。1）宏現(xiàn)腐蝕電池2）微觀電池07:451)宏現(xiàn)腐蝕電池肉眼可見電極→宏觀電池→零件或構(gòu)件局部宏觀腐蝕破壞。（1）異金屬接觸電池兩種不同電位金屬或合金接觸并處于同一電解質(zhì)溶液中，電位低金屬不斷遭到腐蝕，該電池稱異金屬接觸電池或稱腐蝕電偶，引起電偶腐蝕。兩種金屬電極電位差越大，電偶腐蝕越嚴(yán)重。如冷卻器，碳鋼殼體與黃銅管子構(gòu)成異金屬接觸電池，F(xiàn)e—Cu電池。（2）濃差電池同一金屬不同部位與濃度或溫度不同的介質(zhì)接觸構(gòu)成腐蝕電池。常見有氧濃差電池、鹽濃差電池和溫差電池等。氧濃差電池：金屬與含氧量不同的介質(zhì)接觸。在氧濃度較低處金屬的電極電位較低為陽(yáng)極，在氧濃度較高處金屬的電極電位較高為陰極，構(gòu)成氧濃度差電池，濃度低處金屬遭到腐蝕。如鐵棒埋于土壤中，因土壤深度不同含氧量不同，故埋得最深部位腐蝕最嚴(yán)重。溫差電池：浸于電解質(zhì)溶液中金屬，不同部位處于不同溫度時(shí)構(gòu)成的電池為溫差電池。高溫處易腐。如換熱器的高溫端比低溫端腐蝕嚴(yán)重。07:452）微觀電池微觀電池：金屬表面微觀電化學(xué)不均勻性構(gòu)成許多微小電極電池，稱～。引起金屬微觀不均勻性的原因：（1）化學(xué)成分不均勻性金屬、雜質(zhì)、非金屬夾雜物的電極電位不同，與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)構(gòu)成無(wú)數(shù)微小電池。（2）金屬組織不均勻性

如鋼中鐵素體1與滲碳體2在有電解質(zhì)溶液時(shí)構(gòu)成無(wú)數(shù)微電池。（3）物理性質(zhì)或狀態(tài)不均勻性

一般應(yīng)力較高和變形較大部位電位較低成為陽(yáng)極容易被腐蝕。（4）金屬表面膜不完整性

當(dāng)表面膜破裂、有孔而不完整時(shí)，破裂處和有孔處的金屬電位較低成為陽(yáng)極。例船體鋼板上的鐵銹與鐵銹脫落后裸露的鋼板構(gòu)成微電池。07:451.4腐蝕電池的種類局部電化學(xué)腐蝕的種類：（1）點(diǎn)狀腐蝕金屬表面局部有孔徑不一小孔，彼此孤立或集中在一起。孔徑一般小于或等于孔深，孔上有腐蝕產(chǎn)物存留。（2）晶間腐蝕腐蝕發(fā)生在金屬晶界上，使晶粒之間結(jié)合力喪失或下降，因不易發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生突然破壞，造成很大危害。（3）電偶腐蝕異金屬同在電解質(zhì)溶液中使電位低的陽(yáng)極發(fā)生腐蝕。（4）應(yīng)力腐蝕金屬在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生裂紋或斷裂。（5）腐蝕疲勞金屬在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下的破壞。（6）選擇性腐蝕合金中某些元素在腐蝕介質(zhì)中優(yōu)先被溶解的破壞。（7）縫隙腐蝕由于金屬接觸面間的縫隙大小不同，與電解質(zhì)接觸時(shí)產(chǎn)生不同電位而發(fā)生的電化學(xué)腐蝕。（8）剝層腐蝕金屬在腐蝕介質(zhì)中沿著與表面平行的晶界進(jìn)行腐蝕，腐蝕產(chǎn)物呈層狀或片狀從金屬表面上脫落，一般發(fā)生在型板和板材上。07:452極化作用2.1

極化作用2.2

去極化作用2.3極化作用的意義07:452.1極化作用電流通過(guò)時(shí)，腐蝕電池兩極間電位差減少，電化學(xué)反應(yīng)速度減慢，引起工作電流強(qiáng)度降低的現(xiàn)象，稱原電池極化作用。07:452.2去極化作用去極化作用：增大回路中電流，消除或減弱電極極化作用稱為～。陽(yáng)極去極化作用就是消除或減弱陽(yáng)極的極化作用。方法：向溶液中加入絡(luò)合劑或沉淀劑，使與金屬離子形成難離解的絡(luò)合物或沉淀物。大大降低金屬陽(yáng)極表面的離子濃度，加速金屬離子進(jìn)入溶液，即加速陽(yáng)極金屬的溶解，以進(jìn)一步形成絡(luò)合物或沉淀物。陽(yáng)極極化可減弱金屬腐蝕速度；陽(yáng)極去極化則加速腐蝕過(guò)程。去極化劑：吸收電子使自身還原的物質(zhì)，即消除或減弱極化作用的物質(zhì)稱為～。若溶液中含有使金屬氧化的氧化劑時(shí)，它可迫使陽(yáng)極金屬進(jìn)行陽(yáng)極反應(yīng)以索取其所產(chǎn)生的電子使自身還原，因此氧化劑是去極化劑。07:452.3極化作用的意義金屬在介質(zhì)中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，陽(yáng)極金屬發(fā)生氧化反應(yīng)被腐蝕，腐蝕速度可用陽(yáng)極電流密度表示。計(jì)算可得電化學(xué)腐蝕速度，但其與實(shí)測(cè)值相差甚遠(yuǎn)，在腐蝕電路中也可以觀察到。當(dāng)原電池外電路接通瞬間有一個(gè)很大的起始電流，幾分鐘后迅速減小約為起始電流的1／30。腐蝕電池形成后，極化作用即產(chǎn)生，金屬腐蝕速度大大降低。如果沒(méi)有極化作用，腐蝕速度會(huì)比實(shí)際的快幾十倍，甚至幾百倍，且腐蝕會(huì)不斷地進(jìn)行下去，造成零件迅速失效。極化作用是有益的。07:453船上常見的電化學(xué)腐蝕3.1

電偶腐蝕（或接觸腐蝕，ContactCorrosion）：如：冷凝器中銅管與鋼殼體；離心泵葉輪與軸；尾軸與螺旋槳等。3.2氧濃差電池：缸套與缸體下部密封圈處縫隙，因冷卻水停滯、氧濃度低（為陽(yáng)極），與附近氧濃度高處的金屬（陰極）形成氧濃差電池。3.3選擇性腐蝕：如黃銅工件脫鋅、缸套外表面石墨化腐蝕（鐵素體被腐蝕，僅剩石墨）等。3.4應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力＋特定腐蝕介質(zhì)，引起的破裂。如黃銅的季裂。3.5晶間腐蝕：由組織不均引起，表面完好，不易檢查，危害大。3.6海水腐蝕：船體、船機(jī)零件防腐問(wèn)題：柴油機(jī)空冷器、冷卻器、冷凝器、空壓機(jī)機(jī)體、各種海水管等都用海水冷卻。冷卻器鑄鐵管在海水腐蝕作用下只能使用3～4年；碳鋼冷卻水箱內(nèi)壁腐蝕速度為1mm/a以上。鋼鐵在海水中的腐蝕速度為0.13mm/a。流速↑、海水溫度↑→海水腐蝕↑。07:454防止電化學(xué)腐蝕的方法破壞電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生條件，具體有：4.1合理選材：耐蝕材料，對(duì)構(gòu)成電偶處，選用電位相近材料。選材原則與防化學(xué)腐蝕同。4.2合理設(shè)計(jì)：1）壁厚應(yīng)留足夠腐蝕余量；2）溫度、應(yīng)力盡可能均勻；3）材料匹配合理等。例如：附圖所示

4.2陰極保護(hù)法：與水接觸的零件幾乎都用此法。利用電化學(xué)腐蝕的原理，外加一個(gè)陰極。具體有兩種方法：（1）外加電流陰極保護(hù)法：被保護(hù)金屬與直流電源負(fù)極相連。陰極極化。（2）犧牲陽(yáng)極保護(hù)法：加一電位更低金屬作為陽(yáng)極。如在船體鋼板上安裝鋅塊、在缸套外圓表面上安裝鋅塊。4.3陽(yáng)極保護(hù)法：被保護(hù)零件與直流電源正極相連，使之成為陽(yáng)極，強(qiáng)制使零件表面成為鈍化狀態(tài)，得到保護(hù)。只有部分金屬在特定的腐蝕介質(zhì)中，才可能鈍化。——多用于化學(xué)工業(yè)。07:454防止電化學(xué)腐蝕的方法4.4介質(zhì)處理：調(diào)節(jié)介質(zhì)PH值、改變介質(zhì)溫度、加緩蝕劑等。4.5在零件的表面加保護(hù)層：金屬覆蓋層：電鍍等；非金屬覆蓋層：油漆、塑料等。4.6加強(qiáng)管理與維護(hù)：如控制酸值、控制燃油含S量等。（1）定期進(jìn)行柴油機(jī)冷卻水處理；（2）適時(shí)更換船體鋼板上和缸套冷卻側(cè)上的防腐鋅塊；（3）選用低硫燃油，若燃用含硫高燃油時(shí)采用與之匹配的堿性氣缸油；（4）加強(qiáng)柴油機(jī)和尾軸潤(rùn)滑油的定期檢驗(yàn)；（5）機(jī)件經(jīng)堿洗后，一定用清水徹底清洗和涂油保護(hù)。07:4507:4507:45練習(xí)題為防止電化學(xué)腐蝕，將被保護(hù)零件與外接直流電源正極連接，能夠：

A.陽(yáng)極保護(hù)B.產(chǎn)生陰極鈍化

C.提高陰極電極電位D.陰極保護(hù)為防止電化學(xué)腐蝕，將被保護(hù)零件與外接直流電源正極連接，不能：

A.陰極保護(hù)B.產(chǎn)生陽(yáng)極鈍化

C.提高陽(yáng)極電極電位D.降低陰陽(yáng)極電極電位07:45§3-4穴蝕（Cavitations）

1、概述2、柴油機(jī)缸套的穴蝕3、其他零件的穴蝕07:451概述穴蝕又稱空泡腐蝕或氣蝕，是一種局部腐蝕。定義：與液體接觸的金屬表面，由于受氣泡產(chǎn)生與破裂的反復(fù)作用而導(dǎo)致的破壞現(xiàn)象，稱為穴蝕。柴油機(jī)氣缸套外表面上穴蝕小孔直徑為l～5mm，最大可達(dá)30mm，孔深可達(dá)2～3mm，嚴(yán)重時(shí)穿透缸壁。特征：（1）與液體接觸，并做高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)；（2）零件表面形成聚集的蜂窩狀小孔群?？籽▋?nèi)表面清潔，無(wú)腐蝕產(chǎn)物。船機(jī)零件中常發(fā)生穴蝕的有：螺旋槳的槳葉；（筒狀活塞式柴油機(jī)，高速）缸套外圓表面；軸瓦的工作表面等?！?7:452柴油機(jī)缸套的穴蝕缸徑在

105～300mm的筒狀活塞式柴油機(jī)氣缸套穴蝕，較為普遍和嚴(yán)重，是主要的損壞形式。2.1

穴蝕的部位2.2

缸套穴蝕的機(jī)理2.3

影響缸套穴蝕的因素

2.4

防止缸套穴蝕的措施07:452.1穴蝕的部位穴蝕發(fā)生在：外圓表面與冷卻水接觸處；一般集中在柴油機(jī)左右兩側(cè)，特別是承受側(cè)推力一側(cè)（排氣側(cè)）上。在冷卻水進(jìn)口或水流的轉(zhuǎn)向處等部位也易發(fā)生。07:452.2缸套穴蝕的機(jī)理穴蝕機(jī)理：側(cè)推力→缸壁振動(dòng)→瞬時(shí)真空→冷卻水汽化→形成氣泡→高壓使氣泡破裂→沖擊→反復(fù)作用→疲勞脫落→形成孔穴缸套穴蝕原因：缸套的振動(dòng)。而振動(dòng)又受缸套與活塞間隙、缸套的剛度及側(cè)推力等的影響。07:452.3影響缸套穴蝕的因素缸套穴蝕與柴油機(jī)的機(jī)型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油機(jī)的工藝參數(shù)等有關(guān)。1）缸套振動(dòng)2）冷卻水腔結(jié)構(gòu)3）冷卻水溫度與壓力07:451）缸套振動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)中缸套高頻振動(dòng)是產(chǎn)生穴蝕的根本原因。缸套振動(dòng)強(qiáng)度與以下因素有關(guān)：①活塞與缸套配合間隙（間隙的大小影響活塞的沖擊能量）間隙↑→活塞橫擺加速度↑→沖擊缸壁能量↑→缸套振動(dòng)↑。②缸套剛度（剛度直接影響缸套的振動(dòng)）缸套剛度除與其材料有關(guān)外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距有關(guān)，缸壁厚度增加，支承跨距縮短，缸套剛度增大。設(shè)計(jì)時(shí)缸套壁厚δ和缸徑D之比有一定選取范圍：高速柴油機(jī)δ／D＝3.5％～6.8％中速柴油機(jī)δ／D＝8％～10％③缸套的支撐跨距縮短缸套支承跨距雖有利于減小缸套振動(dòng)，降低穴蝕，但支承跨距受缸套冷卻水空間設(shè)計(jì)要求限制，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。07:452）冷卻水腔結(jié)構(gòu)冷卻水腔通道寬度↓→水流速度↑→產(chǎn)生空泡。柴油機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為降低穴蝕要求：冷卻水腔內(nèi)水流速度<2m／s；水腔寬度t＝14％D或≮10mm，各處均勻一致，水流暢通不形成死水區(qū)和渦流區(qū)。07:453）冷卻水溫度t與壓力p①冷卻水溫：t過(guò)高→腐蝕↑，但不宜長(zhǎng)期水溫過(guò)低。實(shí)驗(yàn)證明：鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度t

為50℃～60℃時(shí)穴蝕嚴(yán)重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油機(jī)的效能和降低腐蝕和穴蝕出發(fā)，冷卻水腔淡水溫度在80℃～90℃為好。②水壓：p↑→空泡↓→穴蝕減少；但p過(guò)高→溫度↑→穴蝕↑。07:452.4防止缸套穴蝕的措施缸套穴蝕主要發(fā)生在中、高速柴油機(jī)上。（二沖程十字頭式低速柴油機(jī)氣缸套基本不發(fā)生穴蝕破壞）（1）設(shè)計(jì)、制造時(shí)，減少缸套振動(dòng)；缸套外圓表面覆蓋保護(hù)層或強(qiáng)化層。球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的抗穴蝕能力

普通鑄鐵。（2）降低外表面的粗糙度粗糙度大，氣泡易形成，凹痕會(huì)成為氣泡形成的核心。（3）提高缸套抗穴蝕的能力冷卻水腔內(nèi)，安裝鋅塊實(shí)施陰極保護(hù)防止電化學(xué)腐蝕。在冷卻水中加入緩蝕劑（常用），如乳化油緩蝕劑或被膜緩蝕劑，使缸套外表面形成一層較薄的保護(hù)膜，可以防止電化學(xué)腐蝕，減弱空泡破裂時(shí)沖擊波對(duì)缸套表面的沖擊作用，減輕穴蝕。07:453其它零件的穴蝕螺旋槳、軸瓦和燃油系統(tǒng)零件的穴蝕機(jī)理與缸套的大致相同，都與氣泡的形成與破裂有關(guān)。3.1

燃油系統(tǒng)零件的穴蝕3.2

軸瓦和螺旋槳的穴蝕07:453.1燃油系統(tǒng)零件的穴蝕柴油機(jī)燃油系統(tǒng)中的高壓油泵柱塞、出油閥、噴油器針閥和高壓油管均有穴蝕發(fā)生。噴油系統(tǒng)中，高壓噴油終了會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)的油壓驟然降低。高的噴射壓力容易引起二次噴射使柴油機(jī)性能下降，并造成系統(tǒng)的穴蝕。燃油系統(tǒng)的穴蝕有兩種：1）波動(dòng)穴蝕2）流動(dòng)穴蝕07:45

1）波動(dòng)穴蝕發(fā)生部位：高壓油管中。原因：燃油系統(tǒng)中高壓燃油流動(dòng)時(shí)傳播壓力波，特別是噴射終了時(shí)會(huì)使管內(nèi)壓力變化大，卸載過(guò)度產(chǎn)生負(fù)壓力波，導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生，高壓時(shí)又使氣泡潰滅產(chǎn)生穴蝕，稱為波動(dòng)穴蝕。發(fā)生時(shí)間：在柴油機(jī)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，較為嚴(yán)重。措施：采用緩沖型出油閥、等壓卸載出油閥。07:452）流動(dòng)穴蝕產(chǎn)生部位：在高壓油泵柱塞螺旋槽附近和噴油器針閥截面變化處。原因：高壓燃油流經(jīng)通道截面變化處產(chǎn)生強(qiáng)烈節(jié)流，壓力下降并形成氣泡，隨后的壓力升高又使氣泡潰滅而發(fā)生穴蝕。出現(xiàn)時(shí)間：柴油機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)節(jié)流作用增大使穴蝕更加嚴(yán)重。措施：采用控制節(jié)流和階梯型螺旋槽柱塞；雙錐形針閥。07:453.2軸瓦和螺旋槳的穴蝕1）軸瓦：部位：高速大功率柴油機(jī)銅鉛合金薄壁瓦上，在主軸瓦和曲柄銷軸瓦上油槽和油孔周圍，呈小孔群狀。措施：主要從軸瓦材料的選擇、軸瓦上油槽和油孔的位置及保證潤(rùn)滑油品質(zhì)等方面著手。2）螺旋槳槳葉：部位：槳葉葉背邊緣處，呈蜂窩狀孔穴，成片分布，嚴(yán)重時(shí)使槳葉邊緣爛穿。螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，葉背處水流速度越快，壓力下降越大。措施：在槳葉上涂環(huán)氧樹脂、改進(jìn)槳葉葉型和降低螺旋槳轉(zhuǎn)速等。07:45練習(xí)題1.根據(jù)金屬腐蝕______