淺析水泵空蝕與泥沙磨損的預防及修復技術

摘要：隨著近幾年水利工程的不斷開展，水泵的應用也較為廣泛，但是由于水泵設備工作復雜性，因此在水泵入口處的液體中可能會混有空氣及泥沙，這些物質就會造成水泵設備的內部發(fā)生不同程度的磨損及腐蝕，從而影響水泵的正常應用。本文將根據(jù)水泵發(fā)生空蝕及泥沙磨損的原因，深入的分析了針對于水泵空蝕及泥沙磨損的控制措施和修復技術。

關鍵字：水泵空蝕；泥沙磨損；修復技術；合金噴焊

中圖分類號：TU113.4文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)03(b)-0000-00

1水泵受到空蝕及泥沙磨損的原因的確定

（一）水泵發(fā)生空現(xiàn)象的原因

1）在水泵設備運行過程中，如果水泵的吸入系統(tǒng)部分的壓力低于或等于所傳輸?shù)囊后w的溫度所相對應的汽化壓力時，液體中所溶解的氣體便會逸出，同時液體也會發(fā)生少量的汽化，所產(chǎn)生的氣體并不能及時的飛逸到空氣中，通常會以小氣泡的形式殘存在液體中。當氣泡隨著液體流入到泵體內局部高壓區(qū)域時，氣泡就會在高壓的作用下破裂，氣泡破裂所形成的空間會及時被周圍液體所補上，在周圍液體進入到氣泡所產(chǎn)生的空隙時，液體會以較高的速度沖擊泵體的表面，由于液體中存在很多的氣泡，且氣泡一般都存在于葉片以及泵體內部表面的附近，因此在泵體內局部壓力變大氣泡破裂的瞬時，液體就會以較大的沖擊力擊打水泵的葉輪或葉片金屬表面，使金屬產(chǎn)生局部疲勞現(xiàn)象，因此會造成金屬葉片表面形成凹痕，凹痕形成以后就會使液體對金屬表面形成應力集中，并進一步破壞葉片以及泵體內部表面，影響水泵的正常運行。

2）如泵體內的局部氣壓較低就會致使液體中所溶解的氧氣逸出，所逸出的氧氣就會與泵體內的金屬部件發(fā)生氧化作用，進而造成金屬部件發(fā)生腐蝕，同時氣蝕區(qū)域內由液流撞擊的機械能轉化而來的熱能， 和氣泡凝結時放出的熱能， 催化了金屬的氧化腐蝕反應。

（二）水泵受到泥沙磨損的原因

由于水泵工作環(huán)境的因素，因此不能夠保證流經(jīng)泵體的液體中沒有混入泥沙之類的雜質，當液體中混入泥沙或者堅硬顆粒狀的雜質時，由于泵體內的液體的流速度較快，就會致使液體泥沙或堅硬顆粒狀的雜質不斷的沖刷葉片金屬表面以及泵體內部的金屬部件，進而會造成金屬晶粒脫落，同時所脫落的金屬晶粒同泥沙等雜質一樣會破壞泵體表面及葉片。由于葉片以及泵體表面遭到破壞就會加劇泵體表面的腐蝕，進而會影響水泵的運行周期。

2針對于水泵空蝕及泥沙磨損的修復及預防的措施

隨著我國水泵技術的不斷發(fā)展，對于水泵設備的生產(chǎn)工藝以及維護保養(yǎng)已經(jīng)成為人們所關注的重點，因此水泵設備的維護保養(yǎng)技術得到了很好的發(fā)展，下面筆者將簡單介紹解決水泵空蝕及泥沙磨損現(xiàn)象的修復及預防措施。

（一）焊補修復技術

此種修復方法較為簡單，施工人員只需采用焊接技術對水泵上的空蝕部分以及泥沙雜物磨損部分利用普通焊條或不銹鋼焊條進行補焊即可。這種方法雖然簡單方便，但是由于水泵空蝕部分不固定，給施工帶來了很大的難度。同時由于焊補主要針對于發(fā)生空蝕部分，對于非空蝕部分沒有必要的維護，因此并不能根除水泵的空蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

（二）非金屬材料的涂敷技術

非金屬材料的涂敷主要是指在水泵金屬或葉片金屬表面加上一層非金屬材質的涂層，目前應用較為廣泛的非金屬材料主要是復合環(huán)氧樹脂，此種非金屬材料涂層的方法在很多大中型水電站均應用過，但是使用效果的表面上，我們可以看到利用非金屬材料涂層技術對于水泵的空蝕以及磨損的現(xiàn)象得到了一定的改善，但是這種涂層容易老化，運行一段時間以后就會發(fā)生涂層脫落的情況，因此同樣不是一種最佳的解決空蝕現(xiàn)象發(fā)生的方案。

（三）不銹鋼板的鑲嵌的技術

利用不銹鋼板鑲嵌的技術是目前控制水泵出現(xiàn)磨損及空蝕現(xiàn)象發(fā)生的有效的解決方案，這種方法主要就是將不銹鋼板鑲嵌在水泵中的葉輪室內壁上，

3控制水泵發(fā)生空蝕及磨損現(xiàn)象發(fā)生的新技術新方法

（一）合金粉末噴焊技術

合金粉末噴焊技術的基本原理就是對水泵的葉片以及葉輪室表面利用合金粉末做強化處理，也就是利用氧乙炔焰在普通的鑄鑄鋼、鑄鐵表面噴上一層以鎳、鉻、鎢、鉬、鈷等稀有金屬組成的合金層，其厚度僅需0.5mm左右即可，經(jīng)過相關數(shù)據(jù)的測算可知，合金層的表面硬度可以達到HRC60-70，抗空蝕效果明顯，其運行周期是正常沒有經(jīng)過合金粉末噴焊處理的水泵的5倍以上，而且這種噴焊技術工藝簡單，成本較低，是一種優(yōu)良的抗空蝕及泥沙磨損的措施。

（二）氧乙炔合金粉末噴焊技術的特性

1）合金粉末噴焊技術不需要一些復雜的機械設備，同時不需要進行在加工，因此可以將硬度較高的合金粉末作為噴焊材料，且合金層得硬度要遠遠大于涂層以及普通焊條硬化的表面。

2）合金粉末噴焊技術可以在泵體內部表面以及葉片金屬表面的組織結構上形成一層合金噴焊層，其具有抗空蝕、抗磨損、抗氧化等諸多優(yōu)良的性能，使水泵可以適應各種復雜的運行環(huán)境，同時合金粉末的配置方法比較簡單，因此在合金粉末噴焊技術應用過程中可以根據(jù)水泵的工作環(huán)境確定合金粉末的配比。

3）相對于其他金屬表面的強化方法，合金粉末具有明顯的優(yōu)點，如加工工藝簡單方便，省時省力，且具有一定的經(jīng)濟性。對于水泵葉片以及葉輪室的表面進行局部覆蓋處理時，合金粉末噴涂技術是效果明顯且效率高的一種表面處理方式，傳統(tǒng)的金屬成材噴涂的修復技術不能保證涂層與工件之間的完美結合，且不能很好的預防水泵中的金屬部件發(fā)生空蝕現(xiàn)象。技術粉末噴焊技術與金屬堆焊技術相比，合金粉末噴焊法所形成的焊層和基體之間完全是冶金結合，焊層致密無孔，表面平整光滑，成型好，加工余量小，互熔區(qū)窄，沖淡率小，具有節(jié)省材料、焊層質量好、加工效率高的優(yōu)點。

4）合金粉末噴焊技術的應用不會受到金屬材料的限制，其幾乎可以應用于各種特定環(huán)境下的水泵材料。同時噴焊設備簡單，成本低，氧乙炔氣源較為常見，加工操作方便，且合金粉末噴焊技術的適應性較強，應用范圍較為廣泛，便于推廣。另外合金粉末噴焊技術的對工作環(huán)境沒有特定的要求，可以在惡劣的氣候環(huán)境下作業(yè)。

4總結

綜上可知，目前控制水泵設備發(fā)生空蝕及泥沙磨損現(xiàn)象最有效的方法為合金粉末噴焊法，但是在應用合金粉末噴焊技術過程中也要注意：氧乙炔火焰所能達到的最高溫度大約在1300℃左右，，因此對于熔點過高的合金粉末的噴焊具有一定的難度，同時要使水泵葉片以及葉輪室表面的的抗空蝕，抗磨損性能達到最佳狀態(tài)，在應用合金粉末噴焊技術時要考慮到水泵的工作環(huán)境以及材質，熱效應等，進而選擇合理的施噴工藝。隨著國家對水泵技術的重視及推廣，各種先進的水泵的抗空蝕以及抗磨損技術也在不斷的深入研發(fā)，相信在不久的將來，我們會獲得更為科學的水泵的抗空蝕以及抗磨損的新技術新工藝。

參考文獻：

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