聚氨酯涂层在水轮机磨蚀防护中的应用

1、乌拉坦涂层在水轮机磨削防护中的应用【摘要】为了提高泥沙河流水电站水轮机的耐磨性，用多种材料对其表面进行防护。 其中，聚氨酯材料具有良好的弹性和韧性，能吸收泥沙颗粒的冲击，耐磨效果好。 分析了聚氨酯材料轴流和混流式水轮机过流零配件的耐磨防护效果，结论小型尤针织面料叶片具有优良的防护效果大型尤针织面料在固定过流零配件方面具有优良的防护效果胶粘剂是重要之一安全厚度必须保证强空化作用和尖锐坚硬物体的划伤是涂层脱落的主要原因【牛鼻子字】聚氨酯材料耐磨耗性； 防护效果涂层applicationofpolyurethanecoinginhydraulctrbineabasionprotectionabstr

2、act:foradeadvancentingheprovectionalityofhydraulucrbineediment-laden rivers manymaterialssweresedtoprotecthehydraulucrbi polyurethanehasgoodflexibilityandtenacity whichanabsorbtheimpactofsedimentparticles andwhichanti-weareffectiswell.srolughanaly isionotrotionofportionofproumethenetanoationmixeddlo

3、whydraulucrbine thefollowingconnlusscouldegot.firstly， polyurethanehhoudprotectiveefectsonvanesinsmallunits.secondly， forlargeunits polyurethanehasgoodanti-arbasionpropertiesonthefixedover-currents.thirdly，adhesiveisofthekeys.fourthly， thiknessmustbeensuredsaftype.fifth ly，strongcavitationandsharpha

4、rdcutoffarethermaincauses关键字：多边形； anti-abrasion； 保护效果； coating公司1 .引言泥沙河流水电站的水车在某种程度上受到了泥沙的侵蚀。 为了增强尤针织面料的耐磨能力，许多电站经过多年的探索，在水轮机过流零配件的表面保护方面进行了大量的实验研究1-3 . 对原型水车进行了现场试验，采用各种材料进行了表面保护。 其中，聚氨酯材料为高强度弹性非金属材料，具有耐磨、耐水性、强度高、弹性大等特点，对云同步具有良好的弹性和韧性4，可吸收泥沙颗粒冲击，耐磨效果好，但与水轮机粘结也存在技术困难5 . 为此，本文对水轮机的耐磨性进行了详细的聚氨酯材料分析，结

5、论为聚氨酯材料在水轮机耐磨性保护中的应用起到了技术指导和参考作用。2 .聚氨酯材料对水轮机的耐磨效果2.1乌拉坦材料的施工工艺聚氨酯材料材料是一种高强度的弹性高分子有机材料，在实验室有接近不锈钢的耐空化作用指标，耐磨性能是普通铸铁元素的2224倍。 该材料的施工技术要求很高，需要专业的施工工作团队，并且产品材料和胶粘剂在工厂生产时严格控制质量指标，对要求材料的化学、力学指标尽可能接近实验室生产质量的云同步，施工中由于黏性系数、流变性等不稳定因素导致施工困难。 云同步需要专业设备，技术复杂，施工需要专用模具。 其施工流程如图1所示。2.2浇注型聚氨酯材料在水上的耐磨效果对J2浇注式聚氨酯材料水车

6、的耐磨效果： j2-聚氨酯材料在陕西绥德县水电站试用，在平均含沙量48.28kg/m3、最大含沙量841kg/m3、最小含沙量0.48kg/m3的情况下，在运转5170h后，在以SE822和SE821为胶粘剂的涂层叶片上尤针织面料继续运行到12313h，经过3年半、4个汛期，以SE821为胶粘剂涂层，叶片表面脱落2.72%，背面脱落2.8 %。 以SE822为胶粘剂的涂层，刀片表面的涂层几乎完全，背面的脱落只有0.2%。 表1比较了几种聚氨酯材料涂层对不同水电站水轮机的耐磨效果。2.2.1乌拉坦涂层对大型轴流水轮机的防护效果在青铜峡的应用：采用掌门人盖、底环、防磨板、导叶密封件磨损严重的聚氨酯

7、材料材料中间带钢骨格的耐磨板，耐磨效果良好，该耐磨板具有良好的弹性和韧性，可吸收砂土粒子的冲击， 采用可减少磨损的整体浇注的晶圆脱衣舞很好地解决了导水叶立面图间隙的磨损问题，由这种材料制成的v型密封件在导水立面图使用，实现了无立面图间隙，避免了导叶立面图密封件面的空化作用和磨损。三门峡1#机新转轮采用乌拉坦涂层时：三门峡电站1#机于2000年1.2月改造完成，由德意志VOITH公司设计，使用上海希科公司生产的ZZK-7型新型转轮，为防止沙土侵蚀，对水轮机的过流零配件进行了表面保护。 大部分叶片、中环等关键部位除实施WC高速火焰喷涂外，还在水轮机导水叶、转轮体的周围板圆筒表面、排水锥表面等涂抹聚

8、氨酯材料材料保护。另外，一部分的转轮叶片除了硬涂层以外，还追加了乌拉坦涂层，例如，6#叶片的表里、3#叶片的表面外缘是400mm的宽范围。 尤针织面料重新上市2001年汛前，尤针织面料运行800，软涂层已出现严重损伤和脱落，导水叶7#、8#导水涂层脱落严重，形成了局部撕裂。 3#、6#叶片的软涂层在叶片的头部、外缘严重脱落。 (参照图2图6 )。 涨水前，除去撕裂的软涂层。 汛后检查发现，软涂层脱落更加严重，导水叶片软涂层除两个导叶基本完整外，其馀导叶面积大，头部最严重，已露出母材。 6#刀片背面300mm范围内的软涂层几乎全部脱落，正面头部3001000mm2范围几乎全部脱落。 排水锥形的柔

9、软涂层部分脱落。汛期后，修复脱落的软涂层，重新粉刷聚氨酯材料，但2002汛期后检查时，叶片软涂层严重脱落，导水叶的软涂层除浸水侧以外部分基本完整。 从三门峡1#机的情况来看，聚氨酯材料涂层对叶片的防护有效，对叶片的防护时间比较短。 但是，作为刀片的硬涂层的局部修复有一定的防护效果。2.2.2乌拉坦在混流水车上的使用效果万家寨水车的乌拉坦涂层防护效果：万家寨发电站的水车是混流式的，为了防止水车的过流零配件和空化作用的磨损，在部分水车的导水叶、叶上形成了以乌拉坦为基底加入TiNi高硬度粒子的“耐尔久”软涂层， 部分尤针织面料叶采用碳化硅环氧复合涂层，1#机导水叶的软涂层运行4.1后开始脱落的4#机

10、在72h试运行轮上的软涂层几乎脱落，6#机在72h试运行后固定了导向和尾水管的I级软涂层小浪底水轮机的聚氨酯材料防护效果：小浪底电厂用水轮机固定导叶、尾水管实施聚氨酯材料涂层防护，从6#机的运行情况来看，涂层运行1330h的涂层完整的8075h运行后，各用户针织面料的软涂层情况差异很大，1 机器涂层良好，3#机器尾管锥入口发生局部层间剥离，4#机器最严重，涂层面积的13.7%，5#，6#机器涂层脱落少。 从整体来看。 在小浪底电站使用聚氨酯材料涂层对固定导向叶片的防护效果明显。2.3乌拉坦涂层脱落或开裂的原因分析(1)硬物切伤：材料硬度低，易被锐利硬物切伤，汛期的水流中，大的尖溜溜石和树根等异

11、物以高速度与导叶的入水侧(头部)碰撞，软的涂层被切伤，出现裂纹时，相邻的涂层会撕裂我们认为这是导水叶头部涂层中普遍存在脱落撕裂现象的原因。(2)与母材的粘合强度不足：因此，强空化作用区在脉动的负压的长期作用下，基底层剥离，涂层剥落。 这是刀片背面空化作用部分涂层脱落的重要原因。(3)空化作用破坏：空化作用崩溃时产生数千个气压的微气流，反复作用于涂层表面，涂层厚度不足时，冲击力会破坏弹性涂层，到达金属表面，破坏粘合层，引起软涂层的脱落。 谢笃祗的研究表明，抗空化作用破坏的安全厚度为3mm。(4)粘合层老化(疲劳破坏):根据万家寨的经验，使用初期的涂层脱落很少，2000h以内几乎不脱落，但随着时间

12、的经过脱落强度变大。三.结论(1)乌拉坦涂层在实验室条件下显示出良好的耐磨性在实验室中，试验条件为回转盘磨床，圆周线速度为45m/s的条件下，不同涂层的耐磨性能(即磨削强度)的分析如表2所示，由此可知，聚氨酯材料涂层在实验室条件下显示出了良好的耐磨性能。(2)小型友针织面料叶片具有较好的防护效果聚氨酯材料材料对小型尤针织面料叶片的磨损保护有良好的表现。 陕西绥德发电站(尤针织面料ZD661-LH-120，容量800kW )，四川永安脱落率低，数万小时运行后仍大部分安然无恙。 特别地，以SE821、SE822为胶粘剂的封装型聚氨酯材料的性能良好。(3)大型用户针织面料在固定过流零配件方面具有良好

13、的防护效果三门峡、青铜峡、小浪底、万家寨等中型电站都以聚氨酯材料材料为导水叶、座环支柱、转轮体等固定过流零配件的磨损防护，除浸水一侧因硬物碰撞、划伤等撕裂或脱落外，其他区域的涂层一般完善。(4)胶粘剂是重要的一个全国水力机械耐砂土磨耗试验枢纽站根据19791985年6年在陕西绥德电厂的实验经验表明，聚氨酯材料橡胶作为水轮机耐磨保护材料的成功关键是涂层和水车基材的粘结强度和耐水性，因为山西省水科研究的SE821SE822和改良的SE861胶粘剂具有比较好的性能(5)安全厚度必须保证乌拉坦涂层虽然硬，但必须具有抵抗冲击和空化作用气泡崩溃产生的冲击压力，冲击力不能到达粘合层的程度的厚度。 如果粘接层

14、被破坏，涂层就会脱落。 谢笃祗的研究表明，当水头不高、空化作用强度低时，其抗空化作用破坏的安全厚度应是3mm；当水头高、空化作用强度大时，其安全厚度应大于3mm。(6)强空化作用和尖溜溜硬但划伤是涂层脱落的主要原因三门峡等电站采用导水叶等固定零配件的乌拉坦涂层，在入水一侧经常出现头部撕裂，关于汛期水流中含有石头、树根等尖锐坚硬物体，乌拉坦耐磨性好，但机械强度弱，易受伤，局部受损强空化作用区空化作用破坏，粘合层破坏，涂层脱落。参考文献1任岩、李兴易、张小宝.高速氧燃烧油漆作碳化钨在水轮机磨削防护中的应用J .水力发电，2009(8):61-63任岩、鲁改凤、王龙等.黄河上水电站水轮机磨损状态检修的研究J .水力发电，2010(4):57-593任岩、王瑞莲、陈德新等.黄河水流对轴流水轮机的磨损及其防护研究J