□鐘錄正（五華縣小水電管理站）

1.水泵汽蝕以及磨損導(dǎo)致的危害

1.1 水泵汽蝕的現(xiàn)象及危害

汽蝕也可以稱(chēng)為空化，屬于液體的一種物理現(xiàn)象。水在飽和狀態(tài)下形成的蒸汽壓力指的是水在一定溫度之下可以沸騰和汽化的壓力,具體如表1所示：

當(dāng)水泵里的水流壓力下降至小于等于該溫度下飽和狀態(tài)的蒸汽壓力,水會(huì)進(jìn)行沸騰汽化，進(jìn)而出現(xiàn)大量的汽泡,當(dāng)汽泡移至高壓區(qū),會(huì)由于受壓而驟然收縮并凝結(jié),原先的空間位置會(huì)出現(xiàn)空腔,為了充實(shí)空腔，水流質(zhì)點(diǎn)發(fā)生高速撞擊,導(dǎo)致水壓驟然升高，而且形成大熱量,二度發(fā)汽化,而水流質(zhì)點(diǎn)快速向汽泡四周擴(kuò)散,導(dǎo)致壓力快速降低,最終導(dǎo)致汽泡的壓力出現(xiàn)循環(huán)波動(dòng)。當(dāng)汽泡在水泵金屬表面發(fā)生并凝結(jié)時(shí),由于發(fā)生物理以及化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)剝蝕,水泵汽蝕的過(guò)程具體是產(chǎn)生麻點(diǎn),進(jìn)而逐漸變成蜂窩狀,一直到穿孔破壞。汽蝕導(dǎo)致的后果十分嚴(yán)重,它會(huì)導(dǎo)致水泵出現(xiàn)機(jī)械損壞，造成無(wú)法正常運(yùn)行，水流質(zhì)點(diǎn)互相碰撞，導(dǎo)致能量消耗過(guò)大，再加上汽泡嚴(yán)重堵塞轉(zhuǎn)輪流道,導(dǎo)致水泵性能逐漸下降,泵流量、效率以及揚(yáng)程均都快速降低,更嚴(yán)重的是無(wú)法抽水。除此之外，汽蝕還會(huì)出現(xiàn)噪音,而且導(dǎo)致機(jī)組以及廠房發(fā)生劇烈震動(dòng),導(dǎo)致運(yùn)行十分不穩(wěn)定。

表1 蒸汽壓力表

1.2 水泵磨損破壞造成的危害

磨損破壞大多是在水泵的葉片、葉輪以及轉(zhuǎn)輪等的過(guò)水部件表面,通常磨損破壞也會(huì)對(duì)泵的性能產(chǎn)生直接的影響,改變泵內(nèi)的水流態(tài)化,導(dǎo)致水泵流量、效率以及揚(yáng)程均都快速降低，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致機(jī)組以及廠房發(fā)生劇烈震動(dòng),運(yùn)行十分不穩(wěn)定。

2.水泵汽蝕以及磨損防護(hù)技術(shù)的措施與效果

2.1 防治汽蝕以及磨損破壞的措施分析

以水泵汽蝕的發(fā)生機(jī)制為根據(jù)，可知，如果能夠確保水泵的進(jìn)口以及可能出現(xiàn)的低壓區(qū)的壓力大于水的汽化壓力,即能減輕或者是避免形成輕汽蝕,所以防止汽蝕出現(xiàn)的措施具體為：第一，水泵補(bǔ)氣,如果低水位的水泵出現(xiàn)汽蝕而且導(dǎo)致機(jī)組振動(dòng)的，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)氣,效果會(huì)十分明顯。第二，水泵葉片的型線要好,這就要求生產(chǎn)廠家在進(jìn)行各項(xiàng)制作操作時(shí),需嚴(yán)控水泵葉片型線，以確保型線合格。第三，容易發(fā)生汽蝕處，應(yīng)盡可能使用抗汽蝕及磨損的材料。例如合金鋼以及不銹鋼等等。第四，水泵安裝的高程必須科學(xué)合理,也就是在安裝水泵的高程應(yīng)選在低處，這樣才可以有效提高泵內(nèi)水流的最小壓力點(diǎn)壓力。第五，前池運(yùn)行的水位必須合理。第六，要嚴(yán)控軸流泵葉片的安放角度，合理增加轉(zhuǎn)輪淹沒(méi)的深度。

2.2 堆焊法

堆焊法主要是借助電弧焊，融合焊層以及基體,結(jié)合強(qiáng)度十分高,可是堆焊法的金屬表面不夠平整，而且稀釋率又很高、涂層往往孔多，不夠密實(shí)，焊層的厚度不夠均勻，再加上加工的余量比較大,對(duì)各種基體材料均要求其可焊性要高。通暢堆焊法適用于水泵的過(guò)水部件汽蝕以及磨蝕破壞相對(duì)嚴(yán)重處。此項(xiàng)技術(shù)在泵站方面的應(yīng)用比較多,例如水泵泵軸、導(dǎo)液體以及葉片之類(lèi)的部件局部破壞嚴(yán)重處,采用堆焊法進(jìn)行修復(fù)較容易實(shí)施，效果較好，可是也存在一定缺點(diǎn):采用堆焊法解決的水泵葉片的表面,過(guò)后會(huì)在堆焊點(diǎn)四周出現(xiàn)其它汽蝕破壞,在底部則會(huì)發(fā)生磨蝕破壞。

經(jīng)過(guò)加工之后的泵軸，在使用時(shí)均是比較正常,都可以達(dá)到較為完整的運(yùn)轉(zhuǎn)周期,使用的效果均比較好。再次進(jìn)行水泵的檢修時(shí),可見(jiàn)泵軸通過(guò)堆焊處沒(méi)有顯著磨痕,而且抗磨蝕的效果顯著。

2.3 熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)主要是采取高溫火焰來(lái)融化合金粉末,通過(guò)高速?lài)娚涞姆椒▽⑷诨暮辖鸱勰﹪娪诨w的表面,此項(xiàng)技術(shù)的施工工藝方便、快捷，而且見(jiàn)效比較快，在修復(fù)工件時(shí)不容易發(fā)生變形，而且其噴涂的結(jié)合強(qiáng)度為電鍍的結(jié)合強(qiáng)度的3倍還多。此技術(shù)用于基體的表面處理，通常對(duì)工藝的要求比較高，和堆焊法比較,成型相對(duì)平整,而且也容易控制其的厚度,容易獲得熱源,在加工時(shí)不容易受到氣候的限制。可是因噴涂層是高速?lài)娚涞?，是呈合金的粉末狀微?有規(guī)則地疊加起來(lái),為層狀結(jié)構(gòu),在噴涂中,所有的粉末微粒都出現(xiàn)收縮和凝結(jié)以及變形之類(lèi)的現(xiàn)象，還因在噴涂的過(guò)程，噴射壓力會(huì)受到環(huán)境氣溫之類(lèi)因素的影響,所以噴層不夠平整。

再有就是由于合金粉末的各種機(jī)械性能比較有限，例如其的耐磨性以及硬度等，故熱噴涂通常用于保護(hù)汽蝕以及磨蝕均不是很?chē)?yán)重的部件表面。此技術(shù)泵站長(zhǎng)時(shí)間用于修復(fù)葉以及輪軸類(lèi)的部件,其使用歷史比較久，目前仍在使用，其具體修復(fù)工藝如下，主要以軸類(lèi)為主：第一、表面的處理。清除需噴涂表面的油脂污物，銹蝕表面采用車(chē)削處理，在必要的情況之下，應(yīng)該進(jìn)行噴砂處理,這樣才可以將新材基充分露出。第二、預(yù)熱。泵軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)該保持在60r/min,其的預(yù)熱溫度應(yīng)該控制在120～300℃之間,最佳的預(yù)熱溫度在240℃左右。第三、表面磨光。為確保噴層粉末和機(jī)件之間的結(jié)合強(qiáng)度比較好,讓兩者互相融合,一定要在預(yù)熱之后，將機(jī)件的表面展開(kāi)打磨處理,去除高溫的氧化層,繼續(xù)保持泵軸的轉(zhuǎn)速為60r/min。第四、噴工作粉。噴工作粉是為了保障其具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕與耐氧化等作用,一般使用的工作粉包括鎳基 PTNi-250、G101、Ni60、G103及 G102、Fe-250A、鐵基PTFe-250B和Fe320等。鎳基合金粉功能與鐵基合金粉末更顯優(yōu)越性,但價(jià)格卻高出鐵基合金粉末很多。第五、噴結(jié)合粉。在熱件及噴來(lái)的熱粉發(fā)生接觸時(shí),兩者可互相融合、擴(kuò)散,從而出現(xiàn)一種穩(wěn)固的微冶金結(jié)合層,其和噴來(lái)的工作粉融為一體。通常結(jié)合粉所噴涂的厚度為0.1～0.2mm。一般使用的結(jié)合粉，如F-505鋁包鎳的復(fù)合粉末及高性能FF06.03鋁包鎳的復(fù)合粉末,但其價(jià)格較高。第六、加工技術(shù)。在為其噴涂層展開(kāi)加工時(shí)，需采用韌性較強(qiáng)、材質(zhì)較好、硬度較高的刀具,嚴(yán)密掌控其車(chē)削的進(jìn)刀量與車(chē)床的轉(zhuǎn)速。保障車(chē)削量平衡穩(wěn)定,全程的車(chē)削量應(yīng)規(guī)定在0.25mm,而車(chē)床的轉(zhuǎn)速需掌控在190r/min,也就是說(shuō)機(jī)件上的某點(diǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)速度為60m/min,此外機(jī)件的表面光潔度需＞4。第七、冷卻處理。安置噴涂后的機(jī)件在自然冷卻后送入室溫,禁止采用降溫方法,避免噴層變形,而泵軸在車(chē)床的運(yùn)轉(zhuǎn)速度需穩(wěn)定在12r/min,嚴(yán)禁停車(chē)?yán)鋮s,防止機(jī)件在重力及高溫的環(huán)境中出現(xiàn)彎曲變形。

2.4 熱噴焊的技術(shù)應(yīng)用

熱噴焊是采用合金粉末型材料熔點(diǎn)性低的一種保護(hù)技術(shù)，同時(shí)也是在熱噴涂于對(duì)焊的前提上建立起來(lái)的一項(xiàng)金屬表層面的防護(hù)技術(shù)，熱噴焊技術(shù)是采用氧-乙炔的火焰噴涂槍與合金型粉末結(jié)合后再將其噴射到個(gè)機(jī)器的表面，在其出現(xiàn)融化冷卻后，工件的表面形成一層輕薄平整的焊合狀表面層，適量添加不同比例的合金型粉末來(lái)提高工件表層的耐蝕性、耐磨性以及抗氧化性，噴焊的表層硬度數(shù)越高，就可以提升水泵的過(guò)流零件的使用年限。熱噴焊技術(shù)獲制成的噴涂層結(jié)構(gòu)緊密，表面光整，同機(jī)械冶金配合，稀釋率很小，其噴層的厚度易掌控，所以這一項(xiàng)技術(shù)既可節(jié)約材料，還可提升質(zhì)量，從而提高工作效率。熱噴焊的主要作用是可以防止各機(jī)械的變形與噴涂層表面破裂的產(chǎn)生，其中最重要的工作程序就是重溶。

2.5 高分子聚合材料的技術(shù)實(shí)施

高分子聚合材料涂抹技術(shù)是采用工業(yè)的修補(bǔ)劑或者是密封的鎖固劑涂抹在工件表層的一種新型涂抹技術(shù)，其具有耐磨損、耐腐蝕及鎖固、鏈接等多方面的維修及防護(hù)措施。高分子聚合材料的主要特征包括工藝簡(jiǎn)便、易掌握、耐磨性高級(jí)耐腐蝕性強(qiáng)可比擬普通金屬性能的2～8倍。涂抹表層和碳鋼鑄鐵以及合金金屬有很強(qiáng)的結(jié)合度，同時(shí)涂層并不受地理環(huán)境的影響。但是在檢修和加工操作過(guò)程中會(huì)受濕度與溫度條件的影響，也就是不可在溫度少于15℃、濕度超過(guò)80%的工作環(huán)境中進(jìn)行。

3.結(jié)語(yǔ)

總之，表明實(shí)施水泵的汽蝕與磨損損壞的防護(hù)技術(shù)，可較大的提升水泵中過(guò)水設(shè)備零部件的抗汽蝕性以及其具有的磨蝕性能，增強(qiáng)了水泵的使用年限，同時(shí)水泵的設(shè)備完好率也提高了5%，其運(yùn)行周期也延長(zhǎng)了50%，這一技術(shù)的實(shí)施給泵站帶來(lái)了很大的效益。其中效果最明顯的是水泵補(bǔ)氣及預(yù)防水泵汽蝕。熱噴涂（焊）這一技術(shù)是水泵的過(guò)水部件汽蝕與磨損防護(hù)措施中極其有效的一項(xiàng)技術(shù)工藝。

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