《陶瓷材料耐气蚀》由会员分享，可在线阅读，更多相关《陶瓷材料耐气蚀（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划陶瓷材料耐气蚀茨坪水电站水轮机气蚀磨损及预防修复郭晓安摘要：本文介绍了轴流式水轮机在多泥沙河流中运行中，过流部件严重的气蚀磨损现状，磨蚀区修复防护的方法、效果等。主题词：茨坪水电站水轮机气蚀磨损过流部件修复防护茨坪水电站位于泾河下游，安装三台水轮发电机组，总容量7500KW。电站在多年的生产运行中，存在着严重的气蚀磨损。一、概况1、水轮机机型：ZD560-LH-180，水头：，设计流量：/s，转速:300r/min；2、过机泥沙情况“泾水一石，其泥数斗”。泾河年均流量19亿m3,多年
2、平均输沙量26900万吨,实测最大含沙量1430Kg/m3。泥沙主要集中在汛期，占全年输沙量%，5、6、10月输沙量占全年的%，其余月份仅占全年%。汛期年均径流量亿m3，年均输沙量24560万吨，平均含沙量220Kg/m3。泥沙颗粒较细，中数粒径,平均粒径，粒径大于泥沙占到%。汛期的泥沙水流，给水轮机过流部件带来了严重的气蚀磨损，经多年观察，过流部件的破坏主要出现在汛期，经汛期运行，机组效率直线下降，尤其是叶片、转轮室破坏极为严重。二、过流部件的气蚀磨损情况1.转轮、转轮室和尾水管转轮叶片起初破坏成鱼鳞纹，叶片厚度变薄，碳钢叶片背面呈海绵状蜂窝麻面，不锈钢叶片变薄的趋势更加明显。机组经汛期运行
3、的XX-3000多小时后，叶片外缘及进出水边会缺失呈锯齿状，严重时进水边角缺失约80*120mm，出水边角缺失约150*200mm，出水边厚度仅3-5mm，叶片与转轮室间隙达50mm-80mm，出力不足1800kw。叶片的磨损主要产生在正面，沿径向呈增大趋势；叶片的气蚀主要产生在背面，间隙处及中下部负压区严重。转轮室高度610mm,其上下各100mm范围的破坏程度较轻、速度较慢，中部400mm范围的破坏迅速且严重。一般在运行一年后转轮室面板厚度会整体磨损24mm,有纹络接近水流方向的鱼鳞坑，深度1mm左右，在面板材质有缺陷处会出现小坑。在运行两年后，转轮室面板厚度会缺失46mm，表面粗糙,中部
4、凹凸不平，深约38mm的坑槽均布，个别坑深达10mm左右。运行三年后，转轮室面板厚度会缺失510mm,中部58mm深的坑槽遍布，坑槽之间棱角尖锐、锋利，面板穿孔、开裂、甚至有多处脱落，无法补焊修复。尾水管与转轮室衔接处高约200mm的范围，是易产生气蚀磨损破坏的部位，趋势与转轮室相当，先出现凹凸不平，然后穿孔、开裂、掉块。4.导水机构支持盖的气蚀磨损破坏呈现出上部轻、下部逐渐变重的趋势。运行3000小时左右时呈现鱼鳞坑，深约13mm，下部和个别管孔处有深约58mm的小坑；运行7000-8000小时以后，其表面坑槽遍布，上轻下重，最深处达812mm，曾经出现真空破坏阀管口处穿孔、螺栓破坏外止漏环
5、脱落。顶盖的破坏主要由磨损造成，磨损破坏主要集中导叶之间的流道处，破坏程度随运行时间的增加而增加，运行XX0小时后，磨损量达2-6mm。底环上部平面处的破坏与顶盖相当，中下部曲线过渡处的破坏由气蚀磨损联合作用造成，其破坏趋势同转轮室相当，运行7000-10000小时后，出现深约5-8mm的坑槽，棱角尖锐、厚度减小4-6mm。导叶迎水面与背面破坏较轻，呈波浪状，深约1-2mm；导叶立面止水处破坏严重，进水边止水处沟槽深约5-6mm，下部重，出水边止水处下部破坏成锯齿状，厚度减少5-8mm；下轴颈与叶身的圆弧过渡面有较多的坑凹，下轴颈与导叶体连接处也有坑槽；导叶上下端面磨损，造成导叶端面间隙增大，
6、尤其是出水边下端面缺失量达10-20mm。其它过流部件如座环、固定导叶等气蚀磨损破坏较轻。三、过流部件的修复、防护措施1.转轮转轮修复主要采用焊补措施。缺边、掉角、厚度不足的部位采用制作补丁接焊的工艺；对气蚀磨损部位采用堆焊打磨修复的工艺。碳钢转轮采用J422焊条接焊、A102焊条堆焊造面，不锈钢转轮全部用A102焊条。经观察，A102焊条能达到甚至超过母材的抗气蚀磨损能力。经修补的转轮一般能使用一个扩修周期，工况接近于新转轮；但叶片变形大、平衡性差、振动大；修补后的叶片与转轮室的间隙无法达到设计要求，过大的配合间隙造成转轮及转轮室破坏加剧。在叶片材料选择方面，应用了ZG30；ZG20SiMn
7、；、1Cr18Ni9Ti；OCr13Ni5Mo。材料不耐空蚀，抗磨损性能较好；材料与材料相当，的焊接性能优于；材料在我站使用中表现出良好的耐气蚀性能，但耐磨损能力不如、；材料抗气蚀能力同相当，抗磨损能力优于、，该转轮叶片经修复运行两个扩修周期达18700多小时，但该材料可焊性差，与转轮体焊接处易产生裂纹，存在安全隐患。目前，我站转轮叶片材料多采选择和。叶片气蚀磨损预防。从修型方面采取了加裙边和对叶片头部进行修圆削薄的方法，效果明显；改变叶片安放角和缩小轮毂直径正在实验中。堆焊耐气蚀磨损焊条，在易气蚀部位堆焊A102焊条，在易磨损部位堆焊GB1焊条，取得了一定效果。曾尝试过环氧砂浆涂层，合金陶瓷
8、材料喷涂和聚氨酯涂层，均未取得明显效果。现采用的措施多是补救性的，叶片的抗气蚀磨损防护还需摸索。2.转轮室本站三台机组的转轮室均已更换过两次。厂方提供的转轮室是组焊件，面板采用厚度为19mm的Q235(A3)钢板。一号机运行11000多小时后，已经无法补焊修复，采用了更新面板的方法：锻造了48块厚度为20mm，材料为30号钢的弧形补丁，将原来残余的面板清除，把补丁镶焊在筋板中。此种方法虽然修复了转轮室，但存在转轮室的尺寸精度不易控制，焊接变形量大，应力集中焊缝开裂，面板变形等缺点。经运行观察，镶焊的面板，焊缝处易汽蚀、开裂，补丁掉块，此种更新方法弊端较多。二号机组、三号机组分别在运行1XX小时
9、、15000小时后更换了面板为20mm厚1Cr18Ni9Ti钢板卷制、筋板为Q235碳钢的组焊件转轮室，为了便于安装，制成三块，螺栓连接。该转轮室面板有良好的耐气蚀能力，但抗磨损性能差，在运行1700018000小时后，转轮室中部面板厚度仅剩38mm，多处穿孔、开裂，无法进行修复，转轮室必须重新更换。考虑到以往转轮室面板厚度不足，无法补焊修复，筋板刚性不足，补焊时易变形，新转轮室采用铸钢件，将面板厚度增加为40mm，筋板厚度也增加，3#机转轮室的材料为ZG35，1#、2#的材料为ZG20SiMn。经几次大修观察，现在的转轮室可修补性大大提高，大量堆焊后变形量较小，将机组的扩修周期延长了12年。
10、对比ZG35与ZG20SiMn两者抗磨蚀能力相当，ZG20SiMn的焊接性能优于ZG35。存在的问题是焊补后修磨加工的精度低，测量手段有待提高。转轮室的修复，主要是堆焊后打磨恢复其原有尺寸，对缺损较多处，采用J422焊条填补，A102焊条造面。对易气蚀部位采用A102焊条堆焊防护层。试用过GB1、GB2焊条防护，其抗磨损能力提高，补焊面经4000多小时运行后，表面明显高出其它地方1-2mm，但比较粗糙，经探讨，确定是焊接工艺不良造成。在转轮室尝试过环氧砂浆和聚氨酯涂层，均未见明显效果。3.锥管厂家制造的锥管，面板为Q235钢板，厚度10mm，经过两到三个扩修周期后，可焊补修复性差。在更换转轮室
11、的同时将锥管更换为面板厚度为20mm的Q235钢板组焊件，为了便于安装，将其分成三层，每层分水电站水轮机磨损与防护关键词：水电站；水轮机；磨损；防护一、水轮机的主要磨损形式水轮机一直以来是水电站的核心设备，其转轮母材可采用不锈钢、碳钢。但考虑到材料的抗断裂性、耐泥沙磨损及耐气蚀性，往往碳钢比不上不锈钢，不锈钢中效果较好的是Cr13Ni5马氏体不锈钢，近年来大多都采用这种不锈钢作为转轮机的母材1。通常情况下，水轮机及其重要部件经含有大量泥少的高速水流流过时，极易对其造成磨损，其磨损方式主要包括三种：1）冲蚀磨损；2）气蚀磨损；3）冲蚀与气蚀的复合磨损。1、冲蚀磨损一些小而松散的流动粒子对材料形成
12、冲击的情况下材料表面出现破坏时称这一磨损现象为冲蚀磨损。携带固体粒子的流体包括液流和高速气流，液流为泥浆型冲蚀，而高速气流会产生喷砂型冲蚀。2、气蚀磨损气蚀磨损是指水流在局部地区流速增高的情况下会产生汽化，这就出现了破坏现象，将其称为气蚀磨损。3、冲蚀与气蚀的复合磨损高速水流在含量有泥沙和气泡的情况下对流过的材料产生磨损被称之为冲蚀与气蚀的复合磨损，通常水电行业将其称之为磨蚀。水轮机产生冲蚀与气蚀的复合磨损主要是在水、气和沙的共同作用下形成的，这是我国水电设备严重受磨蚀的主要原因。二、水轮机磨损的主要部位水轮机主要包括轴流式水轮机和混流式水轮机这两种。轴流式水轮机受磨损的部位主要包括转轮室、转
13、轮叶片。其中叶片磨损主要为正面磨损，背面靠进出口及外缘处常会有空蚀破坏，最为严重的是中环。而混流式水轮机的磨损部位主要是抗磨板、导叶端面和立面、密封环及叶片的出口根据、外缘端面、出水边外缘及背面边缘等。三、水电站水轮机的防护权利要求书1：一种耐腐蚀衬层水环真空泵。其外形图见附图1。其主要部件见附图2。过流零件主要由叶轮、泵体、分配器、侧盖、气水分离器、吸气箱或Y型管组成。其特征在于A:叶轮在铸钢或碳钢的基体上外衬橡胶；B:分配器在碳钢基体上眉毛孔处局部镶嵌耐腐蚀材料，用修补剂作为镶嵌填充连接剂，然后外衬橡胶。2：根据权利要求1所述的耐腐蚀水环真空泵，其特征在于所述橡胶为具有耐腐蚀、耐气蚀、耐磨
14、性能的橡胶。通过恰当的前处理，零件衬胶后在真空度3KPa绝对压力和水、气冲刷条件下至少1年内不脱落。按需要可进行多种选择。3：根据权利要求1所述的耐腐蚀水环真空泵，其特征在于所述局部镶嵌耐腐蚀材料可以根据实际工作条件需要进行多种选择：可以是金属材料如304、316L、904L、锡青铜、硬质合金等，也可以是非金属材料如陶瓷、塑料等。其镶嵌填充连接剂可以根据实际工艺条件进行多种选择。(必要时可取消权利A)注:其余过流部件也按等寿命要求采取了防腐措施，但不要求权利。附图1：2BEF耐腐蚀衬层水环真空泵外形图附图2：2BEF耐腐蚀衬层水环真空泵剖面图1：传动侧轴承体2：侧盖3：传动端分配器4：转子部件5：泵体6：非传动侧分配器7轴封部件8：非传动侧轴承体9：管路系统附图3-1：2BEF耐腐蚀衬层水环真空泵叶轮附图4：2BEF耐腐蚀衬层水环真空泵分配器附图3-22BEF耐腐蚀衬层水环真空泵叶轮附图2BEF303-0原始性能曲线图目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
