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    洛陽朗力表面技術有限公司

    技術交流

    提灌站水泵葉輪耐磨蝕涂層應用研究

    發布時間:2019-05-24來源:洛陽朗力表面技術有限公司點擊:1608字號:

    馬天兵   侯應黎

    (洛陽朗力表面技術有限公司,河南洛陽; 471003)  

      摘要:黃河流域提灌站水泵及水工設備長期遭受黃河泥沙磨蝕,造成泵殼、葉輪和口環三大過流部件損壞嚴重,直接影響水泵使用性能,導致泵站可靠性差、運行效率低下、耗能高,無法滿足水利灌溉的使用要求。通過現代熱噴涂技術(HVOF)在部件表面制備CoCrWC耐磨蝕涂層,可以有效的增加使用壽命,節約使用成本,提高運行效率及可靠性。

      關鍵詞:提灌站水泵  泵殼 葉輪 口環  磨蝕  熱噴涂技術  耐磨蝕涂層  使用壽命

      1 引言

      黃河流域目前已經建成大型灌溉泵站46處877座,裝機總臺數4076臺,總功率181.895wkw,設計流量1211.84m3/s[1]。由于黃河水的泥沙含量大、運行工況惡劣[2-4],泵站葉輪、泵殼、口環三大過流部件磨蝕非常嚴重,直接影響水泵運行,導致泵站老化嚴重、可靠性差、運行效率低、能耗高等問題,無法滿足黃河流域灌溉等使用要求。現代熱噴涂技術已成功應用于航空航天、冶金、能源、國防、石油化工、機械制造、交通運輸輕工機械等國民經濟各個領域[5-7]。利用熱噴涂技術在泵葉輪及其組件的表面制備涂層,可以有效的降低運行成本、增加使用壽命[8-9]。因此,熱噴涂技術的應用對于節約泵站運行成本、降低能耗、提高運行效率及可靠性具有非常重要的意義。

      2提灌站水泵葉輪及其組件的失效分析

      水力機械大多具有類似的使用工況環境,泥沙磨蝕破壞是造成水力機械損壞的主要原因,提灌站水泵及其組件也不例外,而影響磨蝕的因素很多,主要包括:

      1、磨粒的特性:(1)粒徑  磨蝕與磨粒粒徑成正比,但當磨粒大到一定程度時,磨蝕減緩,甚至不再增大。(2)礦物成分  泥沙顆粒的硬度大于基體材料的硬度時,磨蝕***增大。故泥沙組成中的石英和長石(摩氏硬度>5)等硬質顆粒的數量愈多,破壞愈嚴重。(3)顆粒的形狀  通常尖顆粒的磨蝕作用比圓顆粒大。

      2、磨粒打擊到材料表面時的條件:(1)速度  磨蝕與速度近似成三次方的關系。(2)沖擊角度  韌性材料磨蝕隨沖擊角的增大而增大,約在30-40°時達到***大值,之后有所減小;高硬度脆性材料則大角度沖擊破壞大于小角度的;柔性材料則小角度的磨蝕往往***大。

      3、被沖擊材料的特性:(1)基體材料硬度 大量數據表明,材料的硬度越高,耐磨蝕性能越好。(2)表面光潔度  實驗表明,表面光潔度越高,磨蝕發生的時間越晚、破壞越輕[10]。

    黃河流域的泥沙磨蝕問題比較突出,影響磨蝕的因素也很多,各因素之間的關系可以簡化成如下公式:

      其中:為磨蝕率,單位可取mm/h或mm/kh。為流速,計算部位的繞流速度或沖擊速度。為含沙濃度,一般取kg/m3。為綜合系數,它與材質的抗磨性能、磨粒級配、硬度、含沙水流對材質表面沖擊角度等有關。為速度指數,它與材質的抗磨性能、磨粒級配、硬度、含沙水流對材質表面沖擊角度等有關。為含沙濃度指數,實驗表明其變化范圍約在0.97-1.04之間[11]。

      3耐磨蝕涂層應用實例

      3.1涂層材料及工藝

      王者昌等人[12]通過長時間的實驗及數據收集已經驗證:超音速火焰噴涂(HVOF)CoCrWC在水力機械抗磨蝕損壞上已經成功應用,當水流速度達到40m/s以上時,其抗磨能力達到Cr13Ni4不銹鋼的60倍以上。超音速火焰噴涂(HVOF)CoCrWC的涂層結合強度達到60~70MPa,涂層的孔隙率<0.5%,表面光潔度可達到Ra3.2~6.4,硬度達到HRC70~75,可以達到優良的耐磨蝕性能,因此該涂層技術是解決水力機械磨蝕的重要途徑[13-15]。

      3.2應用實例

      某黃河流域提灌站泵葉輪運行1年后已經磨蝕嚴重、效率下降8-10%,不僅能耗加劇,而且出力已嚴重不足,不能滿足使用要求,只能停機檢修、更換葉輪,這樣不但增加了檢修、運行成本,而且影響了正常使用,給泵站安全經濟運行帶來了很大的困難。圖1是離心水泵運行1年后的形貌照片,基體材質為鑄鐵。

     1        2

    離心水泵運行1年后的磨蝕形貌        2  HVOF超音速火焰噴涂制備CoCrWC涂層

      從圖1損壞形貌來看,泵葉輪的入水口邊緣損壞***為嚴重,整個葉片已經磨透;葉片正面布滿了“犁溝狀”的長條形坑,深度可達20-30mm,這是磨粒對基體產生的微切削作用造成的,而葉片背面具有“蜂窩狀”的麻坑,深度可達5-15mm,這是葉片背面遭受空蝕造成的。
      由于舊葉輪已經沒有修復價值,泵站決定在新葉輪的局部制備CoCrWC涂層,主要部位包括葉輪入水口葉片的正反面、出水口葉片的正反面、上下口環部位。為了保證涂層質量,我們利用進口超音速噴涂設備、機器人與工裝配合完成全噴涂作業過程,確保涂層的均勻覆蓋一致性、產品質量可追溯、涂層性能一致無缺陷、表面光潔度高,如圖2所示為葉輪HVOF超音速火焰噴涂制備CoCrWC涂層的生產照片。經檢測噴涂完成后的各項性能數據如表1所示:

    表1 涂層性能數據



    名稱

    結合強度/Mpa

    孔隙率/%

    硬度/HRC

    表面光潔度/Ra

    HVOF超音速火焰噴涂CoCrWC涂層

    70

    0.5

    72

    3.2~6.4

      3.3用戶反饋與分析
      據泵站客戶反饋:帶涂層的新葉輪裝機運行二年后,基本沒有出現磨蝕;運行三年后,入水口葉片背面局部出現涂層減薄,泵的使用效率并沒有受太大影響;目前已經運行四年,泵的使用效率仍然正常,涂層損失率不足10%,預估涂層使用壽命可以至少達到5~7年。
      通過對比發現:
      1、未做涂層的葉輪運行時間為1~2年,制備涂層的葉輪運行時間至少5~7年,使用壽命提高約3~4倍;2、未做涂層的葉輪約1~2年需要更換一次新葉輪,制備涂層的葉輪5~7年后,如若基體保護較好,還能繼續制備涂層后投入使用;3、按單臺水泵運行周期為5年計算:未做涂層的葉輪需要更換3次新葉輪,制備涂層的葉輪***多更換1次,而制備涂層的費用相當于新葉輪的1/3~1/2。單從葉輪更換計算,制備涂層后葉輪的運行費用至少節省1.5個葉輪的費用和中間換葉輪的人工費用及停機造成的經濟損失;4、未做涂層的葉輪運行后期效率已經下降比較明顯,能耗至少增加10%以上,而制備涂層后的葉輪在運行期間一直保持良好的運行效率。
      所以,無論從經濟運行角度還是從安全***運行角度考慮,制備涂層后的葉輪都有很大的優勢。
      4結論
      1、黃河流域提灌站水泵葉輪受泥沙磨蝕嚴重,HVOF超音速火焰噴涂CoCrWC涂層技術可以有效的解決水泵葉輪磨蝕嚴重、更換頻繁、運行成本高、效率低下等突出問題,該涂層技術的優越性能也已經在泵站實際運行應用中得到了很好的驗證。
      2、據實際應用案例分析:制備CoCrWC涂層的水泵葉輪使用壽命提高了約3~4倍,運行期間泵站可以節約數十萬甚***百萬元,給其安全經濟***運行帶來了很大的幫助。相信會有越來越多的用戶體會到涂層新技術給企業運行帶來的經濟價值和安全***。
      參考文獻
      [1] 王福軍. 我國大型灌溉泵站的技術現狀與發展趨勢[J] . 中國水利,2009.
      [2] 王兆印.黃河流域泥沙礦物成分與分布規律[J].泥沙研究,2007.
      [3] 穆興民, 王萬忠, 高鵬, 等. 黃河泥沙變化研究現狀與問題[J]. 人民黃河, 2014, 36(12).
      [4] 鄒繼國. 立式混流雙級泵的技術改造[J]. 水泵技術, 2016(3).
      [5] 吳子健.熱噴涂技術與應用[M].北京:機械工業出版社,2007.
      [6] 李君. 熱噴涂技術應用與發展調研分析[D]. 吉林大學, 2015.
      [7] 大漠. 訪熱噴涂技術專家,西安交通大學教授李長久[J]. 航空制造技術, 2016, 510(15).
      [8] Pawlowski  L.熱噴涂科學與工程[M].北京:機械工業出版社,2011.
      [9] 黃小鷗, 盧樂松, 付海宇, 等. 中國熱噴涂年鑒(2015年版)[M].北京:科學技術文獻出版社,2016.2.
      [10] 張國賞.水輪機用鋼沖蝕機理研究及抗沖蝕新材料研制[D].西安交通大學碩士學位論文,2001.
      [11] 顧四行, 楊天生, 閔京聲.水機磨蝕[M].北京:中國水利水電出版社,2008.
      [12] 王者昌.水輪機抗空蝕磨損金屬覆層方法、材料和應用[J].焊接,2009(2).
      [13] 張平.熱噴涂材料[M].北京:國防工業出版社,2006.
      [14] 李學偉, 孟銀, 王鵬,等. 熱噴涂WC-10Co4Cr涂層的研究現狀[J]. 中國鎢業, 2014(2).
      [15] 陳小明, 周夏涼, 吳燕明,等. 超音速火焰噴涂微、納米結構WC-10Co4Cr涂層及其性能[J]. 金屬熱處理, 2016, 41(5).
      


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