§ 6. Эрозия

R технике эрозия определяется как местное разрушение поверхностей деталей н конструкций вследствие механических воздействий. Эрозионное разрушение встречается на судах у деталей, работающих в условиях непосредственного удара, воды, пара, взвешенных частиц газового потока или воздуха кавитации.

Присудоремонтесталкиваютсяс несколькими видами эрозии: газовой, абразивной, кавитационной, а также с видами эрозии, обусловленными совместным действием нескольких причин.

Газовая эрозияпротекает под действием на поверхность металла потока газов Этому виду поражения подвержены лопатки газовых турбнк, детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ), поверхность металла труб, по которым движутся газовые потоки, различные сопловые устройству и т. д.

Абразивная эрозиянаблюдается в деталях, работающих в уело- виях воздействия жидкого либо газового потока или воздуха, при наличии в них взвешенных частиц, которые поражают поверхность. Сила удара этих частиц значительна, так как она пропорциональна квадрату скорости газового потока. В результате такого поражения поверхность становится шероховатой с царапинами. Шероховатость создает добавочные сопротивле­нии протекающему потоку. Царапины могут стать началом усталостного разрушения. Удары частиц воды и пара также поражают поверхность детален и конструкций. Процесс протекания эрозии в этих случаях ясен и прост.

Абразивной эрозии подвержены выходные трубы и сопла специаль­ных устройств, на которые действуют несгоревшие частицы топлива, а также жаровые, дымогарные и экранные трубы, трубы экономайзеров, лопатки дымососов, детали насосов и другие устройства.

Значительно сложнее процесс эрозии (кавитационная или гндроэрозия), протекающий при кавитзции, которая характерна для некоторых судовых деталей, особенно для гребных винтов. Явление кавитации изучено еше не до кокиа. Поэтомувопросувыдвигалось различными авторами много теорий Приведем основные положения, определяющие современный взгляд на кавитационную эрозию.

При кавитации в водном потоке образуются полости в виде отдельных пузырей, полос« мешков, наполненных парами воды « выделившихся из воды воздуха и газа. Кавитация наблюдается при больших скоростях обтекания и наличии турбулентного вихреобразования движения воды, когда давление снижается до давления насыщенного пара. Кроме того, кавитация возникает при наличии препятствий, мешающих свободному

движению воды. В потоке за препятствием обычно образуется кавитаци­онная зона.

Явление кавитации имеет место в трубопроводах, гидравлических турбинах, центробежных насосах, гребных винтах. По мнению большинства исследователей, в кавитационной зоне происходят сильные удары пузырьков пара о поверхность, что вызывает разрушение металла и инертных веществ (стекла, агата, кварца и т. п.), на которые вода не оказывает химического воздействия.

Кавитационная эрозия гребных винтов происходит следующим образом. Вначале поверхность лопастей винтов изменяет цвет (напоминает цвет побежалости), потом образуется изъязвление поверхности (углубления, бо­розды) на значительную глубину. Возможно образование сквозных отвер­стий. Места поражений эрозией располагаются в центре, ка периферии, ка чаще у корня лопастей.

Большая скорость судна способствует эрозионному повреждению винтов (известны случаи поломки лопастей). Явление кавитации, как указывалось, наблюдается чаще всего втрубопроводах, гидравлических турбинах, насосах и других гидравлических машинах, однако эрозионное разрушение здесь протекает медленнее, чем в деталях гребных винтов.

Процесс разрушения в случае кавитационной эрозии заключается в воздействии ударных давлений при разрушении пузырьков в кавитационной полости. При этом возникают высокие местные импульсивные давления, создаваемые водой, которая заполняет объем пузырьков. Видимо, при этом процессе возникает и электрохимическая коррозия, так как воздух, вы­деляющийся «з воды при кавитации, богат кислородом, что усиливает химические процессы.

Кавитация обусловливает не только эрозионное разрушение винтов, но и снижает к. п. д. Поэтому при проектировании винта выбирают его элементы таким образом, чтобы обтекание лопастей проходило без явления кавитации.

Степень эрозионного разрушения зависит от качества металла, структуры шероховатости поверхности, скорости воды я еесостава, а также от харак­тера кавитационной зоны (протяженность, давление). Металлы с большим пределом прочности более стойки против эрозионного разрушения.