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摘要：介绍某电厂除氧器内壁发生空泡应力腐蚀形成大面积密集凹坑，造成筒体减薄失效情况。提出“空泡应力腐蚀”术语，分析其产生的原因和防护的措施。
关键词：除氧器；内壁；空泡应力腐蚀；减薄失效
容器基本参数：
“空泡应力腐蚀”情况：某电厂除氧器在2017年12月22日开罐全面检查后发现：
①除氧器内，位于高加疏水分配孔喷射范围的筒体内壁出现大面积密集腐蚀凹坑（见图1）。
②除氧器内，位于突变结构侧或支座侧的内壁出现局部密集腐蚀凹坑（见图2）。
图1（汽水喷射范围筒体内壁腐蚀）
图2（突变结构区域局部腐蚀）
原因分析：经全面检查，汽水喷射范围内的筒体内壁和突变结构区域内均出现不同程度的腐蚀凹坑，凹坑直径约为0.8~15mm、最深处达5.8mm。腐蚀凹坑往往发生在容易产生汽泡积聚和汽泡爆破的部位，“凹坑”凹凸不平，表面较粗糙，边缘呈棱角状且较锋利。从产生这些粗糙腐蚀凹坑的规律得出，它与普通的腐蚀磨损（光滑坑）机理存在很大的区别：
1、一方面，来自高压给水加热器伴随有泡状气体的汽水经过除氧器内的疏水分配孔，以一定的流速喷射到筒体内壁，流体介质经过射流抽气作用已成为含汽泡率较大的混合物，当流体介质喷射而碰到筒体内壁时，会产生较大的弹状汽泡，随着弹状汽泡的积聚和瞬间会合而形成另一个较大的汽泡，直至较大的汽泡爆破。另一方面，由于液体与固体的相对运动，特别经过突变结构的障碍物时，因汽水扰动作用而产生的流体脉动，从而产生湍流（漩涡）形成汽泡（泡状流型）。随着流体经过突变结构的扰动作用进一步叠加，泡状流型变为弹状流型。随着汽泡的汇聚，进一步增大，弹状流型上升为汽空穴紧贴于筒体内壁爆破的柱状流型（见图3）。
图3
2、空泡应力腐蚀过程：随着汽泡的互相撞击和急剧崩溃爆裂．形成强压的冲击波，并在撞击时释放出巨大能量，从而使筒体内表面产生塑性变形、硬化，形成一个个小的“马蹄”形、蜂窝状的腐蚀凹坑，这也是常说的汽蚀。随着冲击密度的增加，凹坑的边缘隆起、挤出脊、形成形变棱；同时冲击波产生切应力，产生裂纹，出现表面剥层脱落。剥层脱落后出现粗糙表面，更利于汽泡的积聚和爆破，这样反复恶性循环，就出现了冲击波作用的“粗糙”的腐蚀凹坑。
整改措施：
①尽可能消除筒体内的突变结构（如支座、沟槽等障碍物），防止汽泡的产生。
②筒体内增设“扰流子”装置（导流板、槽等结构是扰流子装置其中的一种），使该区域的汽水充分混合，由泡状、弹状、柱状等流型变为液雾状流型（见图4）；并能克服流体介质的扰动而产生的脉动，避免筒体内两相介质的流动产生小汽泡，杜绝汽泡贴壁空穴现象的形成。
图4
③提高筒体材质的强度，使其不容易塑性变形和硬化，避免内表面容易剥层脱落。
结束语:综上所述，该电厂除氧器发生内壁空泡应力腐蚀失效的主要原因是几何、流动等各种工况的耦合而造成的，建议从设计、使用等方面开展科研攻关工作，以便防范于未然。例如：①改善筒体内的结构设计，减小流体的局部阻力．克服湍流的形成，避免汽泡的产生，减少汽泡与筒体的接触和爆破的机率。②减少流体的含汽量、降低流体的速度等。
另一方面，经现场检验证明：空泡应力腐蚀在管道上的弯头（输送流体介质的弯头，锅炉折焰角，锅炉汽水连通管）。