來源：磨蝕專委會

一、磨損腐蝕定義

磨損腐蝕（Wear Corrosion）是在材料表面磨損與腐蝕介質共同作用下所產生的局部性金屬腐蝕。受磨損腐蝕的表面形貌表現為溝槽、溝紋或呈山谷狀，并常帶有方向性，磨損和腐蝕交互作用將加速金屬材料破壞過程。

大多數金屬和合金，在一些氣體、水溶液、有機溶劑或液體金屬等腐蝕介質中都會受到磨損腐蝕。銅、鉛、錫等更容易發生磨損腐蝕。其處于運動流體中的設備如管道系統、離心機、推進器、葉輪、換熱器、蒸汽管道等Z易遭受磨損腐蝕（見圖1）。所有影響腐蝕的因素都影響磨損腐蝕，磨損腐蝕的速度比單純的腐蝕更快[1]。

圖1  運動流體設備磨損腐蝕圖（來源：設備維修管家索雷）

二、磨損腐蝕分類

根據摩擦副相對運動時材料性質的不同，磨損腐蝕可分為：摩振腐蝕(FrettingCorrosion)，金屬材料之間相對運動時所發生的磨損腐蝕；沖蝕(ImpingementCorrosion)，金屬材料與流體相對運動時發生的磨損腐蝕。

(1) 摩振腐蝕

摩振腐蝕又稱微動腐蝕或摩擦氧化，是指在有氧氣存在的外界環境中，外界載荷作用下固體相互接觸表面間由于振動或滑動產生的腐蝕現象。磨振腐蝕的形成條件為：承受載荷的界面存在振動或滑動；載荷和相對運動使界面產生滑移和變形；有腐蝕介質參與作用。磨振腐蝕的機理包括：磨損-氧化理論和氧化-磨損理論，如圖2所示。常發生于滾珠軸承與軸之間,也發生在引擎、機車部件、螺栓連接的部件等處。

圖2  磨振腐蝕機理示意圖

(2) 沖蝕磨損

沖蝕（沖擊腐蝕）又稱湍流腐蝕，是指腐蝕性流體與金屬表面間相互運動而引起的金屬的加速腐蝕。高速流體或流動截面的突然變化形成了湍流或沖擊，對金屬材料表面施加切應力，使表面膜破壞，在磨損和腐蝕的協同作用下形成腐蝕坑，如圖3所示。沖擊腐蝕多發生在流體改變方向的部位，如彎頭、三通、旋風分離器、容器內以及入口管相對的部位。

圖3  沖蝕磨損示意圖

空泡腐蝕(Cavitation Erosion)是沖擊腐蝕的一種特殊形式。其產生的原因是流體高速運動時產生的湍流、氣泡和空腔。氣泡和空腔高速形成并破滅，在其破滅的瞬間產生極大壓力，破壞了金屬表面的保護膜，使金屬受到強烈的破壞。空泡腐蝕過程（如圖4所示）：①在金屬表面膜上形成氣泡；②氣泡破滅使膜破壞；③暴露出的金屬基體被腐蝕并重新成膜；④在該處容易形成新的氣泡；⑤氣泡破滅，膜再次破壞；⑥金屬基體的裸區被腐蝕并重新成膜。上述過程反復進行，Z終造成嚴重的氣蝕[2]。

圖4  空泡腐蝕過程

三、磨損腐蝕影響因素

磨損腐蝕的影響因素，主要有以下四方面[2]：

(1) 金屬耐磨損腐蝕性能與它的耐蝕性和耐磨性密切相關。

(2) 表面膜的保護性能和損壞后的修復能力，對材料耐磨損腐蝕性能起著決定性的作用。

(3) 流速是影響磨損腐蝕的重要因素，但它對金屬材料腐蝕的影響是復雜的，當流體流動有利于金屬鈍化時，流速增加將使腐蝕速度下降。流動也能消除液體停滯而降低點蝕等局部腐蝕發生概率。當流體的流速和流動狀態影響到金屬表面膜的形成，破壞和修復時，將導致磨損腐蝕出現。

(4) 當液體中含有懸浮固體顆粒（如泥漿、料漿）或氣泡，氣體中含有微液滴（如蒸氣中含冷凝水滴）時，將加劇材料的磨損腐蝕破壞。

四、磨損腐蝕的防止

(1) 選擇耐磨損腐蝕的材料

選擇耐磨損磨蝕的材料是解決磨損腐蝕的常用方法。一般硬度高、耐腐蝕和表面膜性能好的合金有利于抗磨損腐蝕。

(2) 結構設計優化

結構設計優化是指改變設備形狀或幾何結構，力求避免產生渦流和湍流。例如，熱交換器的流體入口管端可以把湍流的死區擴大，使湍流不至于形成；也可以設計為流線型，以利于減小沖刷磨損腐蝕。在受沖刷的部位，適當加?壁厚。設備的進口管如果伸出管板外十多厘米，可以使管子的壽命成倍增長。降低表面粗糙度也是有益的。

(3) 采用涂層和襯層防護

選用有彈性的、耐蝕耐磨的涂層材料，如橡膠襯里材料、塑料襯里、采用耐磨蝕的金屬覆蓋層可延長設備、管道和攪拌槳的使用壽命。凝汽器銅管冷卻水進口也常采尼龍或塑料套圈，或涂環氧樹脂進行保護。此外，盡可能降低溫度，除去介質中的氧，采用緩蝕劑。

(4) 陰極保護

采用電化學方法對設備進行防護，例如海水環境使用的熱交換器上施加電流進行陰極保護，在泵中使用鋅塞以犧牲陽極的方式保護泵。陰極保護可使金屬表面上產生氫氣泡，以阻擋空泡腐蝕所產生的沖擊波[3]。

磨損腐蝕是一個物理、機械、化學和電化學協同作用的綜合領域，各影響因素錯綜復雜，其將大幅加速材料的降解速度并在磨損腐蝕過程中?速失效，引起設備故障、生產線打斷等經濟損失問題，甚至還會引起安全事故，逐漸受到各個工業部門的重視。因此對于這種特殊的磨損形式的持續探索和研究具有重要的科學理論價值和工業實際應用意義。

參考文獻

[1] 林玉珍, 楊德鈞. 腐蝕和腐蝕控制原理第2版[M]. 北京：中國石化出版社， 2014:186.

[2] 祝新偉. 壓力管道腐蝕與防護[M]. 上海: 華東理工大學出版社, 2015: 102-104.

[3] 陳穎敏. 電廠設備的腐蝕與控制[M]. 北京: 中國電力出版社, 2014: 93.