水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望

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1、水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望　　Abstract：Thereareoftensofthefloachinery，aluseofhydraulicmachineandcauseshugeeconomiclosses.Thispaperdiscussesthets，andanalyzescavitationmechanismofthematerialandapplicationandprospectsofsurfaceprotectiontechnologyinanti-cavitationerosionofhydraulicmachi

2、nery.　　Keyachinery；anti-cavitation；surfaceprotectiontechnology；applicationstatus；prospect　　中图分类号：TG174文献标识码：A：1006-4311（2016）11-0106-02　　0引言　　水力机械设备是构成水电站的主要装置，可以将水力能源转化为电力能源。水力机械能否良好地运行不仅直接与水电站的运行状况相联系，还关系到整个电力系统运行状态的稳定性和运营效益。相关调研发现，国内目前运营中的水电站，半数以上都存在水力机械的过流部件尤其是转轮的磨损和汽蚀的问题

3、。汽蚀破坏缩短了检修周期，使检修工作量增加了，既对电力生产产生了严重的影响又造成了大量的人力、物力、财力的浪费。因此，提高水力机械的运行可靠性，延长其使用寿命，是当前亟待解决的问题。　　1材料的汽蚀机理　　水力机械的金属材料出现磨损和汽蚀现象时，其损伤程度因其材料性能和运行环境而异。根据有关实验研究表明，涂层材料和整体材料在抗汽蚀机理方面存在着较大的差异性；不同整体材料也有不同的抗汽蚀机理。对于金属材料来说，其金属屈服极限加大，汽蚀凹坑的平均深度会变浅。屈服极限高的金属材料，冲击脉冲能量主要消耗于弹性变形；屈服极限低的金属材料，冲击脉冲能量主要消

4、耗于塑性变形。随着金属屈服强度的变化，汽蚀凹坑数也呈现出同样的变化趋势。　　对相关研究成果进行分析，发现：整体材料的汽蚀过程可以在大体上分成四个步骤，即孕育、升高、稳定及衰退阶段。对于热喷涂层来说，其涂层结构多孔、呈层状、粒子会发生氧化作用。氧化物和孔隙对于裂纹的产生和扩展会起到促进作用，如果热喷涂层的层次与层次之间没有足够的结合强度，裂纹就会一层一层逐步扩展直至脱落，最终导致材料报废，造成一部分经济损失。　　2表面涂层防护技术在水力机械中的应用　　2.1高速火焰喷涂防护技术　　高速火焰喷涂可以制成高质量的涂层，采用这种工艺方法对水力机械进行抗汽

5、蚀表面防护是近几年发展起来的。高速火焰喷涂而成的涂层具有接近铸态组织、材料氧化少、孔隙率低、基体结合强度比较高的优点。高速火焰喷涂工艺能够使机械设备的热变形控制在较小的范围内，汽蚀率也比较低，也不会影响到基体材料的结构组织。建材市场中有一种金属陶瓷应用十分广泛，其涂层主要由高速火焰喷涂制作而成。目前这种涂层也广泛应用在水力机械的抗汽蚀防护中，对水力机械起到了非常好的保护作用。　　2.2电镀涂层防护技术　　稀土铬合金是电镀涂层的主要应用成分。电镀涂层在应用到水电站的水力机械中后，使其工作寿命比之前延长了2倍。电镀涂层在常温下即可加工，涂层表面光滑，

6、硬度达到了HV1000，不存在变形的问题。所以，电镀涂层拥有良好的抗磨蚀性和抗汽蚀性。抗汽蚀电镀涂层也有一定的缺点，就是镀层比较薄，即使经过14-16个小时的电镀，其厚度仍旧在0.025-0.035厘米左右。电镀涂层在泥沙含量和水流量比较大的地方的使用性能仍旧不理想。　　2.3热处理和渗氮和渗铝　　相关研究发现，将水力机械进行热处理，即低温淬火和低温回火之后，可以提高其抗磨损能力。另外，水力机械进行渗氮和渗铝处理之后，其部件的抗汽蚀性可以翻倍提高。但是其缺点是必须要整体进行渗氮和渗铝处理，不适合现场加工，受到了加工设备和空间的限制，只能在制造厂的

7、车间内进行处理。　　2.4涂刷高分子材料　　现在的水力机械部件防护涂层中应用比较广泛的高分子材料主要有陶瓷、橡胶、环氧树脂、复合尼龙、聚氨脂等。高分子材料在涂层中的使用比较有利的一面是：其韧性比较好，本身就具备着很好的抗汽蚀性；施工过程比较简单，对技术的要求比较低；需要的温度较低，不会引发热变形，从而避免发生双金属腐蚀。不利的一面是：基体与涂层的结合强度比较低，高分子材料涂层比较容易脱落，从而影响其使用效果。高分子材料涂层比较容易脱落，所以在其吊运、拆装的过程中都要采取相应的措施防止退层的脱落，给现场工作增加了难度。　　2.5喷熔　　我国早在19

8、85年左右就开始使用喷熔技术来提高水力机械的抗汽蚀功能了。喷熔所采用的材料主要是司太立合金和Ni基合金等合金粉末，也有少数的材料是金属陶