在实际生产中，许多机械部件或设备如各种阀门、换热器管板、泵等由于暴露在运动流体中而发生损坏，通过研究发现这种损坏即有机械冲刷作用，也有腐蚀破坏作用，在金属腐蚀学中称做冲刷腐蚀。

“冲刷”是由于固体表面与流体、多组元流体，冲击流体或固体粒子间相互机械作用而造成的原始材料从固体表面的渐增损失；“腐蚀”是用来描述金属与其环境的化学或电化学作用所引起的破坏。所以冲刷腐蚀也定义为：金属表面与腐蚀性流体之间由于高速相对运动而引起的金属损坏现象，是机械性冲刷和电化学腐蚀交互作用的结果。

冲刷腐蚀破坏在石油、化工、水利等工业过程中广泛存在，如船舶上常见的冲击腐蚀、砂侵蚀等，是一种危害性较大的局部腐蚀，现已引起人们的高度重视。

1 冲刷与腐蚀运行环境的分类

根据工况的不同，为了对冲刷腐蚀产生的条件、机理、影响因素等有更清楚的认识，我们有必要对冲刷与腐蚀的运行环境进行如下分类。

01 清洁环境（无固体、无腐蚀）

在无固体、无腐蚀气、液流的环境中，管壁损失主要是由液滴冲刷引起的，此类破坏现象一般在与高速运动流态（气、液流）接触的结构材料上出现，如高速涡轮叶片的破损。

02 冲刷环境（固体（沙）存在、无腐蚀）

单纯冲刷环境下的磨损机理是进入两相流或多相流的固体沙粒磨去管壁材料。由于流体是无腐蚀性的，所以管壁被磨去的材料是裸金属。实验表明，管件的冲蚀率与流经管件的沙量成正比，在沙含量稀少时与沙含量无关。同时管件结构也对冲刷影响较大，它制约着颗粒撞击速度和角度，以及颗粒撞击区域的大小。

03 腐蚀环境（无沙、有腐蚀）

腐蚀环境是指腐蚀性环境下的气/液流，此时液体中没有固体。在腐蚀性流体条件下，管壁上覆盖的一层腐蚀产物可阻止腐蚀进一步进行，而当液流冲刷掉管壁上的腐蚀产物时，金属基材裸露，腐蚀就会继续，同时根据流速的增大腐蚀破坏会加剧。

04 冲刷和腐蚀运行环境（固体和腐蚀介质都存在）

由于冲蚀和腐蚀的联合作用，这类环境的腐蚀磨损较其他条件下的冲刷类型更复杂。根据冲刷和腐蚀的相关特性，固体颗粒不是移去金属基材（延展性材料）就是移去腐蚀产物（脆材质）。如果固体冲蚀率高于腐蚀率，那么固体颗粒冲击相对无腐蚀产物的表面，金属基材损失；如果冲蚀率低于腐蚀率，管壁上可形成腐蚀产物，固体颗粒将会磨损掉腐蚀产物薄膜。冲刷腐蚀的影响因素较多，主要包括材料（冶金）、环境、流体力学三个方面。

2 冲刷腐蚀的流体力学影响因素

流体力学因素一般通过改变冲刷强度或传质过程来影响冲刷腐蚀性能。常用参数包括：流速流态、攻角、颗粒性质（种类硬度颗粒浓度、颗粒及分布、颗粒形状、可破碎性、密度以及表面粗糙度）、流体性质（粘度、密度）等。

01 流体流速

流体对固态金属的冲刷腐蚀有两种作用：质扯传递效应和面切应力效应。流体的层流、湍流两种流动状态，以及流体的性质（如粘度、密度等）和设备的几何形状（如凸出物、突然改变流向的截面）等都会影响流体的流动规律，而这都与流速有直接关系。

由此可知，随流速增加腐蚀速率呈指数形式增加。腐蚀速率随流速增加呈指数形式增加。同时，流速增大，一方面有利于腐蚀性组元的物质和电荷传递，促进腐蚀；另一方面造成腐蚀产物膜形貌和结构的变化，增大了产物膜对物质传递和电荷过程的阻碍。

02 冲刷角度

液固两相流在水平工作面上的作用力主要有水平和垂直两种分量。水平分量对冲刷面产生切削作用，垂直分量产生撞击破坏。随着冲刷角度变化，这两种损伤机制此消彼长，相互影响。当冲击角度较大时，冲击可造成冲击坑和微裂纹两种损伤作用。对特定的材料和工作环境一定有攻角（粒子入射方向与试样的水平冲击面的夹角），此时切削作用和冲刷撞击共同作用致使材料的冲刷腐蚀失重率达到最大。

03 两相流流体中的固相颗粒因素

悬浮颗粒物对固体金属材料的冲刷行为的影响主要在硬度、粒径大小、锋利性及浓度等参数。通常情况下颗粒硬度越高，冲刷破坏越严重；多角粒子的切削作用要比圆形粒子的犁削作用产生更大的力学损伤；粒径越大，颗粒质量越大，惯性越大，继而产生的冲刷速率也越大；颗粒浓度越大，冲刷腐蚀速率的绝对值越大，但高浓度条件下颗粒间的相互影响所引起的“屏蔽效应”使得其冲蚀效率降低。同时，两相流流体中颗粒物在通过扩散层时会加剧局部流体内部的搅动并破坏扩散层状态，影响电极反应的传质过程，从而促进腐蚀进行。

3 结论

由于冲刷腐蚀包括冲刷和腐蚀两个方面，所以在两相及多相流中，冲刷和腐蚀的联合作用机理一直较其他类型的腐蚀更具有研究意义。

经过分析可得出以下结论：

（1） 冲刷能加速传质过程，促进腐蚀产物脱离材料表面，并能促进氧化物到达材料表面加速腐蚀反应。同时，冲刷在液固、气固相中的力学作用也将产生磨损破坏，若金属自身未能及时修复（钝化）则可能会构成腐蚀原电池，进一步加速腐蚀破坏。

（2） 腐蚀能溶解掉材料表面的加工硬化层，软化材料外层，降低金属的疲劳强度，进一步加剧冲刷的破坏效果，如在材料缺陷等处所出现的局部腐蚀，会造成微湍流的形成。同时，腐蚀也会弱化材料的相界面，如晶界、相界，使材料中耐磨的硬化相裸露，也进一步促进了冲刷破坏。

综上可知，对于冲刷腐蚀的新测试方法研究、交互作用中各分散量的精确测定、防护措施的开发等，对保障安全生产，推动社会进步和国民经济的发展具有重大意义。