抗磨蝕技術

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。

黃河水利科學研究院為了更好地解決水輪機活動導葉的氣蝕和密封問題，開發了改性聚氨酯導葉密封板和鋼塑復合聚氨酯抗磨板，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葉密封板

近年來，黃科院研發了改性聚氨酯導葉密封板和鋼塑復合聚氨酯抗磨板，較好地解決了水輪機活動導葉和上下底環的氣蝕問題。改性聚氨酯導葉密封板主要用于水輪機活動導葉止水密封，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。

導葉密封條安裝在導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，可較好地解決導葉加裝密封條后產生空蝕的問題，青銅峽水電廠改用導葉密封板后，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，是黃科院專門研發的應用于水輪機葉片背面的強氣蝕區的涂層。經過多年的應用證明：該涂層除具有良好的抗磨性能外，其優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合力強，不易發生剝離和撕裂現象，由于涂層加了耐水劑等助劑，性能穩定，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，涂層設計厚度為2～6毫米（根據實際情況而定），施工方法分為噴涂法、刷涂法、澆注法等。

3.聚氨酯復合樹脂砂漿涂層

聚氨酯復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、環氧樹脂、金剛砂等，是20世紀90年代由黃科院研發的一種優化環氧金剛砂抗磨蝕涂層技術，除抗磨性能比環氧金剛砂涂層提高外，還克服了環氧金剛砂涂層在水機應用中抗氣蝕性能差的缺點。該抗磨蝕技術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合樹脂砂漿涂層防護技術和改性聚氨酯彈性體涂層防護技術，分別在7月、10月、11月和12月對萬家寨水電站1號至4號機組轉輪下環及葉片與下環連接部位正反面氣蝕區開展了抗磨防護試驗。經過一個檢修周期檢驗后，發現涂層防護效果明顯，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電效益，達到了預期效果，得到了萬家寨電站管理局的認可。

同時，針對無法采用傳統補焊措施進行修復的氣蝕嚴重的轉輪固定止漏環，黃科院采用聚氨酯復合樹脂砂漿涂層防護技術對其進行了修復，將在下個檢修期后驗證試驗效果。■