TS2111修補(bǔ)劑在察爾森水電站3#水輪機(jī)導(dǎo)葉抗氣蝕中的應(yīng)用

張曉 滕忠雪

摘要：由于察爾森3#水輪機(jī)組導(dǎo)葉常年漏水嚴(yán)重，每次春檢只能維持正常運(yùn)行，此次通過察爾森增效擴(kuò)容改造應(yīng)徹底解決漏水問題，我單位總承包此次技改，對處理導(dǎo)葉漏水，根據(jù)導(dǎo)葉損壞程度，一般傳統(tǒng)工藝需補(bǔ)焊、拆除加工，工藝復(fù)雜，費用高，氣蝕嚴(yán)重甚至全部更換，此次拆除3#水輪機(jī)設(shè)備發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉銹蝕、氣蝕嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)導(dǎo)葉；氣蝕；修補(bǔ)劑

一、技術(shù)創(chuàng)新的整體思路

機(jī)電安裝項目部一直以來全面貫徹和響應(yīng)公司技術(shù)創(chuàng)新的指示精神，努力推進(jìn)企業(yè)科技進(jìn)步和增強(qiáng)公司自主創(chuàng)新能力，建立企業(yè)持續(xù)發(fā)展的科技創(chuàng)新、科技進(jìn)步長效機(jī)制，不斷總結(jié)技術(shù)創(chuàng)新工作經(jīng)驗，努力推動公司科技創(chuàng)新并大力推動科技成果向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)換，項目部管理人員根據(jù)調(diào)研各方廠家、能否采用新材料、新技術(shù)更改老傳統(tǒng)工藝的想法，縮短工期、費用低的原則，得到了北京天山新材料技術(shù)有限公司的積極配合。

二、技術(shù)創(chuàng)新的主要過程

水輪機(jī)導(dǎo)葉是水輪發(fā)電機(jī)組的一個重要部件，在機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，導(dǎo)葉表面會產(chǎn)生氣蝕，這將嚴(yán)重地影響導(dǎo)葉自身性能和運(yùn)行工況，如不及時地采取補(bǔ)救和保護(hù)措施，將會加劇導(dǎo)葉的損壞，甚至報廢，導(dǎo)致水輪發(fā)電機(jī)不能正常停機(jī)。通過機(jī)電安裝項目部大量收集材料、學(xué)習(xí)各地導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪應(yīng)用實例、北京天山新材料技術(shù)有限公司積極配合的情況下探索性的研究出一種新工藝來取代傳統(tǒng)工藝那種大拆、大卸的復(fù)雜過程。采用TS2111修補(bǔ)劑代替老工藝。

三、技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計計算和成果

1 導(dǎo)葉氣蝕部位及損壞值

（1）導(dǎo)葉氣蝕部位。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)葉上的翼型氣蝕比較嚴(yán)重，呈蜂窩狀，主要位于背面且靠近進(jìn)水邊處。導(dǎo)葉其它部位也遭受不同程度的氣蝕侵害。

（2）損壞值測量、計算，察爾森水電站3#導(dǎo)葉實際損壞值見表；

2 TS2111修補(bǔ)劑探索性應(yīng)用

（1）一般規(guī)程規(guī)定，水輪發(fā)電機(jī)組的大修周期為3-5年。但察爾森水電站通過技術(shù)改造，將3#、4#機(jī)組原巴氏合金推力瓦更換成彈性金屬塑料瓦后，如果機(jī)組不出現(xiàn)飛逸和特大過載沖擊，機(jī)組軸線不發(fā)生變化的情況下，會將大修周期延長至8年以上，但是由于3#機(jī)導(dǎo)葉氣蝕和損壞程度，正處于氣蝕擴(kuò)散和惡化過程，繼續(xù)下去，導(dǎo)葉在1-2年就需大修，否則導(dǎo)葉就會報廢。

（2）目前對水輪機(jī)導(dǎo)葉氣蝕部位多采取將機(jī)組拆卸，導(dǎo)葉吊出后進(jìn)行補(bǔ)焊和打磨，工藝要求嚴(yán)格而且工期長，由于焊接工藝問題還可能會造成導(dǎo)葉變形，嚴(yán)重的將使導(dǎo)葉無法使用，修補(bǔ)費用較高。

（3）根據(jù)公司提供的資料（下圖），一種新型修補(bǔ)劑TS2111，可對鑄鋼件氣蝕磨損進(jìn)行修補(bǔ)，粘結(jié)強(qiáng)度較高，而且抗磨損，抗沖擊，抗腐蝕，常溫狀態(tài)修補(bǔ)固化2-3小時，在60-80℃下保持3-4小時，其工藝簡便，工期短，費用低。TS2111生產(chǎn)廠家進(jìn)行技術(shù)咨詢與合作，采用了TS2111對3#水輪機(jī)組導(dǎo)葉氣蝕部位進(jìn)行了探索性應(yīng)用.

3 工藝方法及注意事項

（1）表面處理。導(dǎo)葉氣蝕表面填涂TS2111前一定要經(jīng)嚴(yán)格處理，將氣蝕部位烘干，除銹，對氣蝕較嚴(yán)重、除銹艱難部位，應(yīng)使用高效除銹劑進(jìn)行處理，直到可見金屬光澤為止，然后進(jìn)行粗化、清洗，使待修表面不得有任何油污。

（2）混料。將TS2111本劑A和固化劑B按A；B（WT）=7；1或A；B（V）=5；1充分混合，使顏色完全一致，否則達(dá)不到理想涂層。

（3）涂敷。用專用刮板將混合好的修補(bǔ)劑涂于待修表面，可先涂少許，用刮板反復(fù)按壓，充分浸潤后，再涂剩余修補(bǔ)劑，留出余量以便加工。對于不需涂敷表面，施工前可先涂脫模劑或粘膠帶。對面積大，凹陷較深的氣蝕部位分二甚至三次涂敷。

（4）涂覆表面處理。在修補(bǔ)劑未固化時，用手沾水或用濕布使表面平滑。當(dāng)修復(fù)層完全固化后，用細(xì)砂紙沾油打磨可提高表面光潔度。

（5） 固化。一般情況下，25℃時4h初硬，可進(jìn)行普通加工。之后用碘鎢燈，使其環(huán)境溫度達(dá)到60—80℃下保持3-4小時。24-48h可獲得理想圖層、可帶負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)。

四、技術(shù)創(chuàng)新的重點和難點

根據(jù)TS2111技術(shù)要求溫度需控制在60-80℃保持3-4小時，由于水輪機(jī)導(dǎo)葉安裝部位空間狹小，流動風(fēng)速不可控，操作初期，普通加熱方法，修補(bǔ)劑達(dá)不到強(qiáng)度，經(jīng)過多次反復(fù)試驗，我項目部采取，噴燈加熱，碘鎢燈保溫法，進(jìn)出口閘門密封、測溫計平行測溫辦法，根據(jù)實測可達(dá)到修補(bǔ)劑要求溫度。

五、結(jié)論、存在的問題和建議

（1）TS2111修補(bǔ)劑屬首次在水輪機(jī)導(dǎo)葉上進(jìn)行抗氣蝕應(yīng)用。通過2016年-2017年運(yùn)行驗證，TS2111分子結(jié)構(gòu)能夠與導(dǎo)葉材料形成鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度較高，特別是它的抗水錘沖擊，抗磨損及抗電化、氧化腐蝕性能均高于導(dǎo)葉普通導(dǎo)葉制造材料。

（2）TS2111修補(bǔ)劑在察爾森水電站導(dǎo)葉抗氣蝕方面的成功使用，充分說明新材料、新工藝完全可以取締傳統(tǒng)工藝那種大拆、大卸的復(fù)雜過程，現(xiàn)場可施工，工藝簡單，工期只需4-5d，這樣可降低施工成本，提高發(fā)電產(chǎn)值。

（3）水輪機(jī)由于遭受氣蝕的傷害，其自身性能逐漸降低，運(yùn)行工況也將發(fā)生變化，氣蝕嚴(yán)重的導(dǎo)致機(jī)組不能正常停機(jī)。使用TS2111對氣蝕表面修補(bǔ)后，不但使原氣蝕表面得到了保護(hù)，還可以保持整個導(dǎo)葉完好的機(jī)械表面和幾何形狀，同時它的抗氣蝕性能也有很大程度的提高，從而延長了導(dǎo)葉的使用壽命。

（4）國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水輪發(fā)電機(jī)組的大修周期為3-5年，而多數(shù)情況下都是由于導(dǎo)葉出現(xiàn)嚴(yán)重氣蝕而導(dǎo)致機(jī)組大修。使用TS2111修補(bǔ)劑對導(dǎo)葉氣蝕部位修補(bǔ)后，會使大修周期延長。

（作者單位：內(nèi)蒙古遼河工程局股份有限公司1

松遼水利委員會察爾森水庫管理局2）