汽蚀产生原因和对阀门材料的破坏

汽蚀是阀门材料在液体的压力和温度达到临界值时产生破坏的一种形式,其破坏程度可严重地影响水泵、阀门等设备的性能。汽蚀破坏对在液体中应用的设备,可能是一种很严重的危险。

在液体中当压力降低或温度升高到临界值时,就会产生汽蚀。研究人员通常认为汽蚀是由于液体中的不溶解的蒸汽核或气体核的增长而引起的。汽蚀可能有两种形式:一种是由单个汽蚀气泡的增长和破裂所产生的瞬时汽蚀。另一种是汽蚀气泡在某处形成一个空穴的稳定汽蚀。

因为汽蚀气泡性质复杂,要精确地确定气泡中的压力是不可能的。压力范围估计为每平方英寸10tf到几百吨力,大大超过了大部分金属的疲劳破坏极限。同时,局部温度估计也高达摄氏几千度。

因此,一些研究者认为这些“过热点”引起的热应力是产生汽蚀破坏的原因。可是要证明这些理论很困难,因为要在很小的面积上精确地测得约在1μs中发生的气泡破坏的压力和温度是很困难的。

总之,通常认为气泡破裂的能量能金属产生凹坑,这种凹坑可能由喷射冲击引起,也可能由冲击波引起。有资料表明,由气泡爆破后不久到重量损失前,足够强度的汽蚀压力作用于汽蚀区,使金属很快产生塑性变形及冷作硬化。

在无腐蚀情况下,可以认为形变硬化层的机械断裂和疲劳破坏是引起金属破坏和损失的主要原因。通过比较得知,弹性材料的汽蚀破坏,是由于气泡破裂能积累而首先造成材料的撕裂。

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