蒸汽腐蝕,又稱空化,是一種特殊的液體物理現(xiàn)象。在水泵運(yùn)行過(guò)程中,由于某些原因,泵的局部壓力降低到相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓力(蒸汽壓力),水開(kāi)始蒸發(fā),產(chǎn)生大量氣泡。氣泡隨水流向前移動(dòng),移動(dòng)到高壓部位,迅速凝結(jié)和崩潰。泵內(nèi)水流中氣泡的產(chǎn)生涉及物理化學(xué)現(xiàn)象、噪聲、振動(dòng)和過(guò)流部件的侵蝕。這種現(xiàn)象被稱為泵的蒸汽腐蝕現(xiàn)象。
在水泵產(chǎn)生蒸汽腐蝕的過(guò)程中,由于水流中的氣泡破壞了水流的正常流量規(guī)律,改變了從流道到過(guò)流面積和流量方向,破壞了葉輪與水流之間能量交換的穩(wěn)定性,增加了能量損失,導(dǎo)致離心泵的流量、揚(yáng)程和效率迅速下降,甚至達(dá)到斷流狀態(tài)。這種工作性能的變化對(duì)于不同比轉(zhuǎn)數(shù)的泵是不同的。低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵葉槽狹長(zhǎng),寬度小,容易被氣泡堵塞。氣蝕發(fā)生后,Q-H和Q-H曲線迅速下降。對(duì)中,由于葉輪槽較寬,高比轉(zhuǎn)速離心泵和混合流泵不易被氣泡堵塞,Q-H和Q-H曲線在氣蝕嚴(yán)重時(shí)逐漸下降,開(kāi)始急劇下降。對(duì)于高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵,由于葉片之間的流道較寬,氣蝕區(qū)域不易擴(kuò)展到整個(gè)葉槽,Q-H和Q-H曲線緩慢下降。
當(dāng)泡沫破裂時(shí),于慣性,水流高速?zèng)_入泡沫中間,產(chǎn)生強(qiáng)水錘,壓力可達(dá)(33-5700)mpa,沖擊頻率可達(dá)2-3萬(wàn)次/s。如此大的壓力頻率作用于過(guò)流部件,導(dǎo)致金屬表面局部塑性變形、硬化脆化和疲勞。金屬表面開(kāi)始呈峰窩狀,然后應(yīng)力更集中,葉片開(kāi)裂剝落。這是汽蝕的機(jī)械剝蝕。
在低區(qū)產(chǎn)生氣泡的過(guò)程中,溶解在水中的氣體也從水中沉淀出來(lái),所以氣泡實(shí)際上是水蒸氣和空氣的混合物。活波氣體(如氧氣)在氣泡凝結(jié)時(shí)產(chǎn)生的高溫下對(duì)金屬表面產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。
在高溫高壓下,水流會(huì)產(chǎn)生帶電現(xiàn)象。由于蒸汽腐蝕,過(guò)流部件的不同部位形成溫差熱電偶,導(dǎo)致金屬表面電解(即電化學(xué)腐蝕)。
此外,當(dāng)水中沉積物含量較高時(shí),由于沉積物的磨損,立式離心泵過(guò)流部件的表面受損,汽蝕加速了過(guò)流部件的腐蝕程度。
氣泡凝結(jié)潰爛時(shí),壓力瞬間升高,水流質(zhì)點(diǎn)之間的沖擊,過(guò)流部件的沖擊,使水泵產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)。