水轮机过流部件非金属耐磨防腐涂层材料的新技术

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1、水轮机过流部件非金属耐磨防腐涂层材料的新技术水轮机过流部件非金属耐磨防腐涂层材料的新技术水轮机由于长期与泥沙接触产生冲击，摩擦导致磨损，水轮机磨蚀破坏后水轮机水能效率、容积效率及机械效率大幅度降低。在泥沙河流中易产生空蚀、磨损联合作用，转轮破坏形成鱼鳞坑，叶片背面呈海锦状蜂窝麻面，叶片厚度变薄，出水边成锯齿状破坏，每年至少修补 12 次，因修型不佳，叶片变型，使水轮机水能效率降低，达不到额定出力，直至转轮报废。磨蚀不但使水轮机导水叶端面与上下抗磨板漏水严重，同时呈沟槽锯齿状立面磨损，使导水叶变薄，间隙增大，也导致了严重漏水，使水轮发电机组关机时间延长不能正常停机。水轮机主轴密封漏水沿主轴喷向水

2、轮机推力轴承，致使推力轴瓦进水，引起烧瓦事故。水轮机锥管、补气架、固定导叶等过流部件也有不同程度鱼鳞坑状磨损。水轮机磨蚀破坏使水轮机组振动加剧，关机时间延长，漏水严重等问题都直接威胁水轮机组的安全运行。水轮机磨蚀破坏除了使电站发电量下降、安全性能降低外还增加电站检修工作量，检修次数增加，检修时间延长，缩短了检修周期，使电站运行维护成本增加，电站经济效益下降。由于水轮机过水部件的磨蚀给水电站的安全运行及经济效益带来巨大损害，如何防治水轮机空蚀一直是水电站运行中的一个重要技术难题。近年来，我们采取了各种抗磨蚀的技术措施，但效果都不十分理想。(1) 采用更换母体材料，提高抗磨蚀能力，效果不明显，而且

3、费用较高，紫荆关一级水电站由低碳钢转轮改换为镍铬不锈铸钢叶片转轮，运行时间比原低碳钢转轮延长半年，但费用是原转轮费用的 2 倍。 (2) 采用金属喷焊技术，提高了转轮叶片出水边背面抗空蚀能力，由于工具限制，只能保护叶片背面，不能将整个转轮保护，且加工过程中叶片热变形和龟裂不易克服，加工难度大，工艺不好掌握，推广应用困难。 (3) 镶衬辉绿岩铸石技术，虽能增加固定的抗磨蚀能力，但由于加工工作量及镶衬工作量大，受加工工具限制不易施工，应用困难。 (4) 除上述措施外，还采用过加装扰流板、加高尾水水位等抗磨蚀方法，但都是解决局部磨蚀问题，不能彻底解决水轮机磨蚀问题。 近年来全国水轮机磨蚀试验研究中心

4、采用水轮机过流部件抗磨蚀新技术试验和应用推广了几种非金属抗磨蚀新技术，其优点与创新点在于：整体加工、消除局部变形；可在复杂、窄小的转轮流道中全方位的涂抹保护；在工件表层形成包衣替代过流部件的更换，延长过流部件使用时间；工艺简单，易操作、费用低、易推广。喷涂型聚氨酯弹性体是一种先进的高分子材料，它是由聚氨酯弹性体和环氧树脂为基体制备的复合材料，在浆液冲蚀磨损和腐蚀磨损领域中应用日益受到关注。喷涂型聚氨酯弹性体耐磨防腐材料在耐酸碱腐蚀方面有天然的优势，耐磨性能是硬质合金钢的 8 倍，是硫化橡胶的 7 倍，是超高分子聚乙烯的 3 倍；可耐受 PH 值 3-11 的酸碱油水等介质的侵蚀，防腐性能优秀，

5、而且密度小；还可以保护机件不受水蚀磨损、气蚀磨损、冲蚀磨损，抗冲蚀性能能够与高铬铸铁等媲美。耐磨防腐聚氨酯弹性体喷涂材料具有良好的耐磨腐蚀性能和抗冲蚀磨损性能，更重要的是与之相配套的粘接剂性能优越，有效的解决了耐磨材料与基材粘接力弱，易脱落的问题。在受到长时间冲击与机械作用后依然有对基材表面超强的附着能力，可以应付机件在液态或半液态介质中部件的线速度小于28.5m/s 时涂层不脱落，成功应用于各种复杂的动态工作环境中，发展前景十分广阔。这种耐磨涂层的邵氏硬度跨度很大，从邵氏 A45 到邵氏 D60 不等，可根据不同的工况环境调节硬度，增加了极性基团的含量，充分利用氢键提高分子间作用力，有效延长涂层有效的时间，可谓是真正的通用性表面处理材料，可广泛应用于各个需要提供防腐耐磨防护的工业领域，并取得了良好效果。采用非金属抗磨蚀涂层材料保护转轮工艺简单易操作，可延长转轮使用时间，叶型变化小，保证了转轮高效率，并节省了大量资金。固定部件采用耐磨防腐聚氨酯弹性体喷涂简易快捷，效果良好，延长机组顶盖及上、下止漏环使用寿命，基本保证了水轮机迷宫间隙，减少了漏水量，提高了水轮机容积效果10%20%，极大地降低了检修成本，缩短检修时间，涂层寿命一般会比普通金属材料提高十倍以上，若能将这一新技术得到普遍应用，将能取得十分显著的经济效益。