一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，包括以下步驟：1】表面處理：2】噴涂：2.1】在被噴水輪機(jī)過流部件表面預(yù)處理達(dá)標(biāo)后1-4小時內(nèi)噴涂打底層：2.2】在打底層表面噴涂過渡層：2.3】在過渡層表面噴涂功能層：2.4】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層：形成整個復(fù)合涂層。本發(fā)明解決了現(xiàn)有對水輪機(jī)進(jìn)行噴涂存在著多種困難的技術(shù)問題，本發(fā)明采用超音速火焰噴涂技術(shù)在水輪機(jī)過流表面形成硬質(zhì)物理結(jié)合層，對過流部件起到了十分有效的防護(hù)作用。
【專利說明】一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，我國水電站中水輪機(jī)過流部件遭受著嚴(yán)重的泥沙磨損，導(dǎo)致水輪機(jī)效率降低，檢修周期縮短、エ期延長、非計劃停運次數(shù)増加等，嚴(yán)重影響了電廠的經(jīng)濟(jì)安全運行。
[0003]為了提高水輪機(jī)過流部件抵抗泥沙磨損的能力，通常采用噴焊技術(shù)在水輪機(jī)表面形成ー層保護(hù)層，雖取得了一定的效果，但由于水輪機(jī)過流表面曲線復(fù)雜以及水輪機(jī)磨蝕破壞因素繁多，給強(qiáng)化水輪機(jī)過流表面抗磨蝕技術(shù)帶來許多難題；又因為水輪機(jī)葉型的復(fù)雜性以及エ件厚大等特點，給葉片加熱エ藝帶來很多困難；而葉片應(yīng)カ分布情況復(fù)雜，使得水輪機(jī)在經(jīng)歷了溫度升降后葉片發(fā)生變形。因此采用噴焊技術(shù)對水輪機(jī)(特別是大中型水輪機(jī))進(jìn)行防護(hù)涂層還存在著許多無法克服的エ藝?yán)щy。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有對水輪機(jī)進(jìn)行噴涂存在著多種困難的技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:
[0006]一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0007]I】表面處理:`[0008]1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理；
[0009]1.2】噴涂前檢查；
[0010]1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料進(jìn)行表面活化處理；
[0011]1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度；
[0012]2】噴涂:
[0013]2.1】在被噴水輪機(jī)過流部件表面預(yù)處理達(dá)標(biāo)后1-4小時內(nèi)噴涂打底層:
[0014]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為高NiCr合金，所述超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為1.0-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.01-0.015mm ;所述打底層粉末飛行速度500-600米/秒，所述打底層的厚度在0.05mm-0.15mm之間；
[0015]2.2]在打底層表面噴涂過渡層:
[0016]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為NiCr合金中摻雜質(zhì)量百分比為60-80%的CrC，所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為0.8-1.6m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.001-0.018mm ;所述過渡層噴涂材料飛行速度為450-550米/秒，所述過渡層的厚度在0.0Smm-Q.1mm 之間；[0017]2.3】在過渡層表面噴涂功能層:
[0018]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80-90%的WC，
[0019]所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.008-0.012mm，所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在0.1 Smm-Q.2mm 之間；
[0020]2.4】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層:
[0021]所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金；
[0022]所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ；
[0023]所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
[0024]一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0025]I】表面處理:
[0026]1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理；
[0027]L 2】噴涂前檢查；
[0028]1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料按照歐洲表面進(jìn)行表面活化處理；
[0029]1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度；
[0030]2】噴涂:
[0031]2.1】在經(jīng)過表面處理的水輪機(jī)過流組件表面上噴涂形成過渡層:
[0032]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為NiCr合金中摻雜質(zhì)量百分比為60_80%的CrC，所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為0.8-1.6m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.001-0.018mm ;所述過渡層噴涂材料飛行速度為450-550米/秒，所述過渡層的厚度在0.0Smm-Q.1mm 之間；
[0033]2.2】在過渡層表面噴涂功能層:
[0034]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80_90%的WC，
[0035]所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.008-0.012mm，所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在0.1 Smm-Q.2mm 之間；
[0036]2.3】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層:
[0037]所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金；
[0038]所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ；[0039]所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為
0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
[0040]一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0041]I】表面處理:
[0042]1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理；
[0043]1.2】噴涂前檢查；
[0044]1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料按照歐洲表面進(jìn)行表面活化處理；
[0045]1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度；
[0046]2】噴涂:
[0047]2.1】在經(jīng)過表面處理的水輪機(jī)過流組件表面上噴涂形成功能層；
[0048]采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80_90%的WC，
[0049]所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動`速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為
0.008-0.012mm，所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在
0.1 Smm-Q.2mm 之間；
[0050]2.2】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層:
[0051]所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金；
[0052]所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ；
[0053]所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為
0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
[0054]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0055]1、超音速火焰噴涂技術(shù)的特點對于抵抗水輪機(jī)磨蝕破壞來說很有利，因其具有較高的噴射速度以及較低的火焰溫度保證了粉末在噴涂中很少的氧化和失炭，使涂層有更高的硬度和更好的耐磨損性。本發(fā)明采用超音速火焰噴涂技術(shù)在水輪機(jī)過流表面形成硬質(zhì)物理結(jié)合層，十分有效地對過流部件起到了防護(hù)作用。
[0056]2、本發(fā)明采用多層的結(jié)合噴涂，針對水輪機(jī)磨蝕破壞因素的多元性和水輪機(jī)過流部件表面葉形的不規(guī)則空間扭曲曲面特征設(shè)計エ藝，實現(xiàn)不同水流運行エ況、不同型號水輪機(jī)過流部件表面抗磨蝕處理個性處理，使涂層的抗磨蝕性能更加有效。創(chuàng)新復(fù)合涂層選配組合噴涂成型エ藝后的HVOF更適合對水輪機(jī)進(jìn)行抗磨蝕處理。
[0057]3、從SEM圖片中可以看到涂層中WC粒子分布均勻，無金屬局部流失現(xiàn)象發(fā)生，與基材結(jié)合面清晰、完整，無夾渣和界面氧化現(xiàn)象，涂層未發(fā)現(xiàn)材料性質(zhì)相變。圖中還可看出打底層和抗磨層的涂層均勻密實，硬質(zhì)相與粘合劑結(jié)合緊密，無孔洞和分層現(xiàn)象，整體涂層質(zhì)量好。經(jīng)過測量，硬涂層的顯微硬度(Hv0.3)在1180—1378之間，平均值約為1280左右。涂層的孔隙率小于1%。經(jīng)過涂層結(jié)合強(qiáng)度拉伸試驗，殘余涂層的結(jié)合強(qiáng)度> 72.6Mpa,斷裂在膠上，實際準(zhǔn)確的結(jié)合強(qiáng)度要大于測量值。從圖片分析，涂層的抗磨損能力是17-4不銹鋼的100倍以上。
[0058]4、高速火焰噴涂(HVOF)與等離子噴涂(APS)、噴焊(FS)等エ藝性能的差異如下表I所示:
[0059]表1各種噴涂エ藝性能差異表
[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特征在于:包括以下步驟: . 1】表面處理: .1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理； .1.2】噴涂前檢查； .1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料進(jìn)行表面活化處理； .1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度； .2】噴涂: .2.1】在被噴水輪機(jī)過流部件表面預(yù)處理達(dá)標(biāo)后1-4小時內(nèi)噴涂打底層: 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為高NiCr合金，所述超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為1.0-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.01-0.015mm ;所述打底層粉末飛行速度500-600米/秒，所述打底層的厚度在0.05mm-.15mm之間； .2.2】在打底層表面噴涂過渡層: 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為NiCr合金中摻雜質(zhì)量百分比為60-80%的CrC，所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為0.8-1.6m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.001-0.018mm ;所述過渡層噴涂材料飛行速度為450-550米/秒，所述過渡層的厚度在0.05mm-0.1mm 之間； .2.3】在過渡層表面噴涂功能層: 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80-90%的W， 所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.008-0.012mm，所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在0.15mm-0.2mm 之間； .2.4】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層: 所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金； 所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s，噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
2.一種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特征在于:包括以下步驟: .1】表面處理: .1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理； .1.2】噴涂前檢查； .1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料按照歐洲表面進(jìn)行表面活化處理； .1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度；.2】噴涂: 2.1】在經(jīng)過表面處理的水輪機(jī)過流組件表面上噴涂形成過渡層: 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為NiCr合金中摻雜質(zhì)量百分比為60-80%的CrC，所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度為2000-2150m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍的移動速度為0.8-1.6m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.001-0.018mm ;所述過渡層噴涂材料飛行速度為450-550米/秒，所述過渡層的厚度在0.05mm-0.1mm 之間； .2.2】在過渡層表面噴涂功能層: 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80-90%的W， 所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.008-0.012mm，所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在0.15mm-0.2mm 之間； .2.3】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層: 所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金； 所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s，噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
3.—種水輪機(jī)表面抗磨蝕處理方法，其特征在于:包括以下步驟: .1】表面處理: . 1.1】對水輪機(jī)過流組件表面進(jìn)行除濕、干燥及除塵處理； .1.2】噴涂前檢查； .1.3】表面除脂除污:使用棕剛玉材料按照歐洲表面進(jìn)行表面活化處理； .1.4】測量:檢查噴前表面糙度程度； .2】噴涂: .2.1】在經(jīng)過表面處理的水輪機(jī)過流組件表面上噴涂形成功能層； 采用超音速火焰噴涂，其中噴涂材料為CoCr加質(zhì)量百分比為80-90%的W， 所述超音速火焰噴涂中所用噴槍的噴射火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為20-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s,噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.008-0.012mm,所述功能層噴涂材料的飛行速度為300-600米/秒，所述功能層的厚度在0.15mm-0.2mm 之間； .2.2】在功能層表面噴涂或刷涂保護(hù)層: 所述保護(hù)層為軟性涂層或硬性涂層，其中軟性涂層為高分子化合劑，硬性涂層為高抗腐蝕合金； 所述軟性涂層的涂層エ藝可采用無氣噴涂或刷涂，所述無氣噴涂或刷涂エ藝單次的涂層厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂層采用超音速火焰噴涂，超音速火焰噴涂中所使用的噴槍噴射的火焰速度大于2000m/s，噴槍到水輪機(jī)過流組件表面的距離為23-30cm，噴槍移動速度為0.5-1.5m/s，噴槍每次噴涂的涂層厚度為0.025-0.030mm,高抗腐蝕合金粉末的飛行速度為500-600米/秒，所述保護(hù)層厚度在0.05mm-0.15mm之間。
【文檔編號】C23C4/08GK103510035SQ201210199077
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】任紅旗, 李翠林 申請人:西安宇豐噴涂技術(shù)有限公司