[发明专利]耐汽蚀水轮机叶片及热喷涂方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电厂水轮机设备的维护，即耐汽蚀水轮机叶片及热喷涂方法。

背景技术

在现有技术中，我国水电从1912年云南石龙坝修建第一座水电站开始，至今水电装机总容量已突破了2亿kW，现有单站装机容量500千瓦以上的水电站约6,000余座，其中1/3左右的水轮机不同程度地遭受着汽蚀破坏，部分水轮机运行5,000小时后，出力下降到70％以下，机组便须停机大修。在个别地区，甚至出现每年不得不更换水轮机转轮的现象。汽蚀作用于工件表面是主要在气泡溃灭的冲击作用下，发生弹性变形和塑性变形，由于相邻两相的晶体结构不同，造成变形不协调，相界面附近形成位错塞积，在相界面局部形成高应力场，如此反复作用，当位错塞集达到一定程度，应力达到某个临界值时，在相界面上就会发生裂纹，裂纹从相界处产生，在汽蚀过程中形成汽蚀源，并以一定的方向倾斜向内部扩散，形成裂纹。热喷涂技术自1910年在瑞士发明以来，随着科学技术的进步、热喷涂/喷涂理论的不断完善，已发展成为一项重要的材料表面强化技术。近几年，随着表面处理技术的不断进步，金属表面热喷涂增加表面强度的方法已经广泛应用于许多行业，如能将此技术应用于水轮机汽蚀防治将对水电行业起着非常重大的意义。由于多数企业对热喷涂/喷涂技术不太了解，对发生汽蚀的叶片主要还是采用能电弧堆焊的工艺，受合金系统的限制，修复后的水轮机抗汽蚀能力还不理想，而且热输入量较大，汽轮机叶片存在变形，运行时噪音大，有时还存在磨轴现象。

白山水电站一期、二期工程已经建成20几年，水轮机汽蚀现象非常严重，每次大修，对汽蚀部位的处理都是工期最长、强度最大的工作。利用热喷涂/喷涂技术替代传统的电弧堆焊来提高水轮机叶片的抗汽蚀能力势在必行。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足而提供一种采用热喷涂方法增加水轮机表面强度及耐腐蚀性，防止或减轻汽蚀对水轮机损害的耐汽蚀水轮机叶片及热喷涂方法。

本发明的技术解决方案是：耐汽蚀水轮机叶片是在叶片表面喷涂有Ni60+20％WC粉末涂层，进行修复。涂层厚度为100～250μm。优选涂层厚度为150～250μm。

耐汽蚀水轮机叶片热喷涂方法，其步骤如下：

(1)对喷涂部位清洗、除油；

(2)对喷涂部位表面粗化处理；

(3)对喷涂部位预热；

(4)对喷涂部位保温：在喷涂过程中，在喷涂作业部位的背面采用烤枪持续加热，保持作业部位的温度；

(5)喷涂：采用氧-乙炔喷枪火焰喷涂，在喷涂部位多次喷涂Ni60+20％WC粉末，厚度为100～250μm；

(6)重熔：喷涂完毕，立即从喷涂部位一端开始，对已喷涂到工件表面上的粉末进行加热重熔。

耐汽蚀水轮机叶片热喷涂方法工艺流程：工件的清洗、除油→工件表面粗化处理→预热和保温→喷涂和重熔。

本发明的优点是：1、采用火焰喷涂工艺在水轮机叶片表面喷涂Ni60+20％WC涂层，增加了水轮机表面强度及耐腐蚀性，具有高耐汽蚀能力，防止或减轻了汽蚀，涂层和基体的结合强度高，可以很好的解决当前水轮机叶片汽蚀现象。2、利用热喷涂/喷涂技术替代传统的电弧堆焊来提高水轮机叶片的抗汽蚀能力是可行的，具有重要的工程意义和经济社会效益。

附图说明

图1是水轮机叶片结构简图。

图2是火焰喷涂Ni60+20％WC合金涂层截面显微组织照片。

图3是喷涂涂层在放大到100倍时的扫描图片。

图4是Ni60+20％WC涂层钢试样冲蚀后的扫描照片

图5是45#钢试样冲蚀后的扫描照片

下面将结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

具体实施方式

实施例1

参见图1，1-水轮机，2-叶片。耐汽蚀水轮机叶片是在叶片表面喷涂有Ni60+20％WC粉末涂层，进行汽蚀修复或防护。

实施例2

耐汽蚀水轮机叶片及热喷涂方法：

1、设计喷涂层厚度：对修复件，如果不需要机加工，则喷涂到原来尺寸即可。反之应留0.25～1mm的加工余量。对水轮机叶片应考虑重熔后喷涂层约有20％的收缩量，根据水轮机的工作原理，喷涂层在叶片表面不能改变水的流体状态，设定喷涂厚度约为150～250μm。