水泵抗汽蝕、磨損防護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展

　　水泵的汽蝕、磨蝕及其聯(lián)合作用的破壞一直是水泵運(yùn)行、維護(hù)及管理工作中的一個(gè)重要問題,傳統(tǒng)的表面保護(hù)材料及工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足水泵抗汽蝕、磨蝕的要求。為了增強(qiáng)水泵過流部件表面抗汽蝕、磨蝕的能力,除了采用不銹鋼或其它硬質(zhì)合金材料來制造葉片、葉輪室外,還對表面保護(hù)技術(shù)進(jìn)行不斷的試驗(yàn)研究。本文對其進(jìn)展敘述如下。
　　1　表面保護(hù)技術(shù)研究現(xiàn)狀
　　1 1　表面保護(hù)技術(shù)簡介
　　1 1 1　非金屬涂層的研究我國在20世紀(jì)60、70年代就開始將環(huán)氧樹脂及其復(fù)合物應(yīng)用于水泵進(jìn)行抗磨蝕保護(hù)。在20世紀(jì)80年代又相繼開發(fā)了復(fù)合尼龍涂層、聚氨酯類涂層、仿陶瓷涂層以及橡膠涂層等非金屬涂層。另外有一些使用速鈦膠、橡膠、搪瓷、陶瓷、玻璃等材料形成的非金屬涂層,由于加工工藝復(fù)雜等原因使用較少。20世紀(jì)90年代,在工業(yè)領(lǐng)域還引進(jìn)了美國Ｄｅｖｃｏｎ修復(fù)劑、ＡＲＣ復(fù)合涂料、人造橡膠涂層等高分子聚合物材料。這些非金屬涂層材料在泵站惡劣的使用環(huán)境下,往往因涂層與金屬基體結(jié)合能力差以及材料本身硬度不夠,很難達(dá)到預(yù)期的抗汽蝕、抗磨蝕效果。
　　1 1 2　金屬涂層的研究[2]在水泵抗磨蝕表面保護(hù)技術(shù)中還廣泛采用金屬表面保護(hù)層。使用最多的是焊條堆焊和線材噴涂。利用不銹鋼焊條的堆焊法可保證焊層與基體有很高的結(jié)合強(qiáng)度,但堆焊法沖淡率大,焊層厚而不勻且加工余量大,對工件基體材料的可焊性要求高。經(jīng)堆焊法處理的水泵葉片表面,一般在堆焊處未發(fā)生汽蝕破壞前,在堆焊點(diǎn)周圍又迅速發(fā)生新的汽蝕破壞,直至堆焊層底部。線材噴涂所形成的不銹鋼霧狀顆粒涂層以機(jī)械結(jié)合為主,不太適用于水泵沖擊載荷和抗汽蝕的修復(fù)。對于一些大型的水泵工件,如大口徑(直徑3ｍ以上)軸流泵葉輪室,可以在表面鑲嵌一層不銹鋼板來增加抗磨蝕能力。但這種方法需將工件送至大型水泵廠專門加工、車削、鑲嵌、焊接,費(fèi)用貴、周期長,非一般泵站所能實(shí)施。合金粉末噴涂是在線材噴涂基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。與堆焊法相比,成型美觀平整,厚度易于控制,沖淡率小,方法簡便,熱源易得,加工不受氣候、場地的限制。但由于噴涂層是由高速噴射到基體表面的半熔融狀態(tài)的合金粉末微粒一層一層地有規(guī)則地疊加形成的,屬于層狀結(jié)構(gòu),其物理特性具有方向性,而且在噴涂過程中,每顆粉末微粒均出現(xiàn)凝結(jié)、收縮、變形等現(xiàn)象而在涂層中發(fā)展成一種內(nèi)應(yīng)力,因此合金粉末噴涂一般只用于汽蝕和磨蝕不太嚴(yán)重的中小型水泵的表面保護(hù)。
　　1 2　表面保護(hù)材料和工藝的要求
　　1 2 1　表面保護(hù)材料的技術(shù)要求抗磨蝕涂層必須具有[1]:(1)很高的強(qiáng)度和硬度以抵抗汽蝕、磨蝕的破壞;(2)具有一定的韌性,以吸收沖擊能量;(3)具有很高的粘結(jié)強(qiáng)度,以保證涂層在泵內(nèi)30～35ｍ/ｓ的高速水流沖擊下不會(huì)剝落;(4)涂層材料必須價(jià)格適中,才能保證在大中型泵站及量大面廣的農(nóng)村中小型泵站中推廣使用;(5)涂層材料應(yīng)無毒,非易燃、易爆品,便于保管運(yùn)輸,不污染周圍環(huán)境。
　　1 2 2　加工工藝要求為了保證表面保護(hù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用,加工工藝必須做到:(1)工藝簡單,能夠?yàn)椴煌潭鹊牟僮髡咚莆?(2)加工中所使用的工具(器具)應(yīng)是在市場中易于購得或是一般泵站維修工作中所必備,且價(jià)格適中,無需特殊和昂貴的設(shè)備;(3)工藝應(yīng)不受季節(jié)和周圍環(huán)境的影響,保證泵站在冬、春季節(jié)維修期內(nèi)能夠進(jìn)行;(4)涂層不需要特殊的保溫養(yǎng)護(hù),涂覆后能快速固化或投入使用,以縮短維修周期。
　　2　合金粉末噴焊技術(shù)的進(jìn)展
　　噴焊防護(hù)技術(shù)是隨著低熔點(diǎn)粉末材料的研制成功而在噴涂和堆焊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬表面保護(hù)技術(shù)。由于噴層經(jīng)歷重熔過程,涂層致密無孔,表面光滑平整,具有節(jié)約材料、質(zhì)量好、效率高的優(yōu)點(diǎn),噴焊層表面硬度可高達(dá)ＨＲＣ60～70,可以幾倍甚至十幾倍的延長水泵過流部件的使用壽命。