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圖1 齒輪電蝕系統(tǒng)示意圖

理論上，任何一種形式的旋轉(zhuǎn)機(jī)械都可能產(chǎn)生軸電壓，只要它的軸或軸承切割磁力線，電機(jī)尤為突出。軸電壓和軸電流是電蝕失效的根源。設(shè)計和運(yùn)行條件正常的電機(jī)，運(yùn)行時轉(zhuǎn)軸兩端只會產(chǎn)生很小的電位差，這種電位差就是通常所說的軸電壓。當(dāng)電機(jī)的設(shè)計、調(diào)試存在問題，電機(jī)出現(xiàn)故障時，電機(jī)往往會出現(xiàn)較高的軸電壓。生產(chǎn)實踐表明，只有當(dāng)軸電壓達(dá)到某一值時才會引起電蝕。

圖2 放電間隙狀況示意圖

在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子的靜態(tài)偏心和動態(tài)偏心以及轉(zhuǎn)子導(dǎo)體異常等因素會導(dǎo)致電磁振動；由于轉(zhuǎn)子的不平衡，滾動軸承異常安裝、調(diào)試不良引起的機(jī)械振動，以及電機(jī)輸入電流的交變頻率等，若其中某些振動頻率和電流的交變頻率滿足整數(shù)倍關(guān)系時將發(fā)生共振，會產(chǎn)生高強(qiáng)度的電流脈沖。若電機(jī)驅(qū)動軸上存在漏電流，或驅(qū)動軸上的雜散電流中存在強(qiáng)度較高的脈沖電流時，電火花放電會產(chǎn)生較多的熱量，造成局部金屬熔化。由于齒輪的齒面以及軸承的滾道面都要求較高的耐磨性，碳含量一般都較高，淬透性能較高。局部金屬熔化的同時，還會導(dǎo)致點蝕區(qū)域產(chǎn)生二次淬火，顯微組織中經(jīng)常會檢測到馬氏體。

若鐵軌的對地絕緣不夠充分，就會造成一部分負(fù)荷電流泄漏在大地，形成雜散電流，見圖3。

圖3 雜散電流對地下構(gòu)筑物腐蝕的影響示意圖

鐵軌附近埋有金屬管線的時候，其對地絕緣一般來說并不充分，這樣一部分雜散電流就會流到導(dǎo)電性能良好的埋地金屬管線，形成雜散電流，而且會在金屬管線中發(fā)生流動。雜散電流從土壤流進(jìn)地下金屬管線處(陰極)和雜散電流從地下金屬管線流入土壤處（陽極）構(gòu)成一個宏電池，加之陽極和陰極各自一方，其產(chǎn)物不能結(jié)合成可溶性物質(zhì)覆蓋在陽極區(qū)金屬表面上，故陽極腐蝕情況更為嚴(yán)重，這也是電蝕。雜散電流也能引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕，特別是當(dāng)混凝土內(nèi)含有氯化物鹽類（如NaCl，CaCl2等）時，腐蝕就更為強(qiáng)烈。

資料表明，約20％的發(fā)電機(jī)故障是由于軸承損壞而造成的，軸電流又是造成軸承損壞的重要原因，約占軸承損壞的30％。在特殊的事故狀態(tài)下，強(qiáng)大的軸電流在很短的時間內(nèi)就會損壞軸承。

在軸承中，比較嚴(yán)重的電蝕宏觀上表現(xiàn)為大致平行的線痕，俗稱“搓衣板”；電蝕區(qū)域掃描電鏡(SEM)觀察時可見金屬熔珠等熔化特征；電蝕區(qū)域的剖面金相可見二次淬火馬氏體組織，該組織硬而脆，受到?jīng)_擊載荷作用時極易開裂，產(chǎn)生微裂紋，成為后期失效的起源。

電蝕本身是腐蝕的一種形式，發(fā)生輕微的電蝕時不會立即引起斷裂等災(zāi)難性事故，但電蝕產(chǎn)生的坑痕可形成應(yīng)力集中，若存在微裂紋，則更容易在隨后的服役過程中引起疲勞斷裂。

齒輪發(fā)生電蝕時，往往在主動齒輪和從動齒輪上均留下電蝕痕跡。若將兩個齒輪恢復(fù)到嚙合狀態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)電蝕痕跡具有良好的吻合性。電蝕痕跡可能出現(xiàn)在不同齒的相同位置，其形狀、大小也基本相同，甚至電蝕區(qū)域的顏色也基本相同。

國內(nèi)某核電企業(yè)電機(jī)軸承在維護(hù)檢修時發(fā)現(xiàn)有頻幅異常現(xiàn)象，對電機(jī)前、后端的軸承解剖后進(jìn)行觀察（大軸承位于電機(jī)前端，小軸承位于電機(jī)后端），見圖4a)。在軸承的內(nèi)、外圈滾道面上均發(fā)現(xiàn)大致平行分布的短痕，有的區(qū)域比較密集，有的區(qū)域比較稀疏，見圖4b）；短痕呈梭狀，中心顏色較深，邊緣顏色較淺，有彩虹色特征，大多數(shù)短痕區(qū)域可觀察到原始的磨削加工痕跡，見圖4c）。剖面金相觀察可見短痕的中心存在一較小凹坑，其深度在１~2μm，凹坑兩側(cè)有異物覆蓋，凹坑附近的顯微組織未見明顯變化，見圖4d）~e）。

圖4 電蝕失效軸承宏微觀形貌

失效分析后認(rèn)為，該軸承滾道面上的短痕為電蝕所致，雜散電流擊穿軸承滾珠和滾道面間的潤滑油膜產(chǎn)生了局部高溫，導(dǎo)致附近金屬氧化變色、潤滑油膜碳化。其中心區(qū)域為“電極金屬拋出區(qū)”，溫度相對較高，故存在少量金屬熔化后形成的凹坑；邊緣區(qū)域溫度較低，金屬發(fā)生氧化后產(chǎn)生彩虹色。