抗磨蝕技術(shù)

趙清爽

黃河是世界上輸沙量最大、含沙量最高的河流。黃河干流水電站里的水輪機，都不同程度地受到泥沙磨蝕的危害，自上游的龍羊峽、李家峽、劉家峽等水電站，到中游的萬家寨、三門峽、小浪底等水電站，隨著含沙量的加大，水輪機的磨蝕程度也逐漸增加。

黃河水利科學(xué)研究院為了更好地解決水輪機活動導(dǎo)葉的氣蝕和密封問題，開發(fā)了改性聚氨酯導(dǎo)葉密封板和鋼塑復(fù)合聚氨酯抗磨板，并在萬家寨水電站1號機組進行了安裝和調(diào)試，日前順利通過萬家寨電站管理局的驗收。

1.改性聚氨酯水輪機導(dǎo)葉密封板

近年來，黃科院研發(fā)了改性聚氨酯導(dǎo)葉密封板和鋼塑復(fù)合聚氨酯抗磨板，較好地解決了水輪機活動導(dǎo)葉和上下底環(huán)的氣蝕問題。改性聚氨酯導(dǎo)葉密封板主要用于水輪機活動導(dǎo)葉止水密封，在水中浸泡5～6年，其性能下降不超過10%。從材料硬度角度分析，普通橡膠邵氏硬度為50～60A，聚氨酯彈性體硬度范圍較大，高水頭電站一般選用硬度為80～95A彈性材料，止水效果好。

導(dǎo)葉密封條安裝在導(dǎo)葉上微凸起一個小圓弧，在多泥沙河流高水頭電站中容易引起密封條后表面空蝕。為解決這個問題，導(dǎo)葉密封板上的止水圓弧后仍采用聚氨酯彈性體，可較好地解決導(dǎo)葉加裝密封條后產(chǎn)生空蝕的問題，青銅峽水電廠改用導(dǎo)葉密封板后，密封止水和抗空蝕效果較好，與改性聚氨酯底環(huán)抗磨板及頂蓋抗磨板配合使用，既解決了磨損空蝕問題，又使導(dǎo)葉密封性大大提高。

2.改性聚氨酯彈性體涂層

改性聚氨酯彈性體涂層，是黃科院專門研發(fā)的應(yīng)用于水輪機葉片背面的強氣蝕區(qū)的涂層。經(jīng)過多年的應(yīng)用證明：該涂層除具有良好的抗磨性能外，其優(yōu)異的抗氣蝕性能是其他金屬或非金屬抗磨蝕材料所不能比擬的。其抗氣蝕性能是不銹鋼的10倍以上，同時涂層和水輪機葉片結(jié)合力強，不易發(fā)生剝離和撕裂現(xiàn)象，由于涂層加了耐水劑等助劑，性能穩(wěn)定，使用壽命長。

改性聚氨酯彈性體涂層施工工藝簡單，維修方便，涂層設(shè)計厚度為2～6毫米（根據(jù)實際情況而定），施工方法分為噴涂法、刷涂法、澆注法等。

3.聚氨酯復(fù)合樹脂砂漿涂層

聚氨酯復(fù)合樹脂砂漿抗磨抗氣蝕涂層的成分主要包括：聚氨酯彈性體材料、環(huán)氧樹脂、金剛砂等，是20世紀90年代由黃科院研發(fā)的一種優(yōu)化環(huán)氧金剛砂抗磨蝕涂層技術(shù)，除抗磨性能比環(huán)氧金剛砂涂層提高外，還克服了環(huán)氧金剛砂涂層在水機應(yīng)用中抗氣蝕性能差的缺點。該抗磨蝕技術(shù)特點是施工工藝簡單，施工條件要求不嚴格，涂層厚度可根據(jù)磨損和氣蝕情況而定，涂層除具有高效抗磨性能外還有一定的抗氣蝕性能。

黃科院于2013年有針對性地采用聚氨酯復(fù)合樹脂砂漿涂層防護技術(shù)和改性聚氨酯彈性體涂層防護技術(shù)，分別在7月、10月、11月和12月對萬家寨水電站1號至4號機組轉(zhuǎn)輪下環(huán)及葉片與下環(huán)連接部位正反面氣蝕區(qū)開展了抗磨防護試驗。經(jīng)過一個檢修周期檢驗后，發(fā)現(xiàn)涂層防護效果明顯，延長了機組大修周期，大大提高了水輪機的使用壽命和電站發(fā)電效益，達到了預(yù)期效果，得到了萬家寨電站管理局的認可。

同時，針對無法采用傳統(tǒng)補焊措施進行修復(fù)的氣蝕嚴重的轉(zhuǎn)輪固定止漏環(huán)，黃科院采用聚氨酯復(fù)合樹脂砂漿涂層防護技術(shù)對其進行了修復(fù)，將在下個檢修期后驗證試驗效果?！?