一种水轮机表面抗磨蚀处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，包括以下步骤：1】表面处理：2】喷涂：2.1】在被喷水轮机过流部件表面预处理达标后1-4小时内喷涂打底层：2.2】在打底层表面喷涂过渡层：2.3】在过渡层表面喷涂功能层：2.4】在功能层表面喷涂或刷涂保护层：形成整个复合涂层。本发明解决了现有对水轮机进行喷涂存在着多种困难的技术问题，本发明采用超音速火焰喷涂技术在水轮机过流表面形成硬质物理结合层，对过流部件起到了十分有效的防护作用。
【专利说明】一种水轮机表面抗磨蚀处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水电设备【技术领域】，具体涉及ー种水轮机表面抗磨蚀处理方法。
【背景技术】
[0002]长期以来，我国水电站中水轮机过流部件遭受着严重的泥沙磨损，导致水轮机效率降低，检修周期缩短、エ期延长、非计划停运次数増加等，严重影响了电厂的经济安全运行。
[0003]为了提高水轮机过流部件抵抗泥沙磨损的能力，通常采用喷焊技术在水轮机表面形成ー层保护层，虽取得了一定的效果，但由于水轮机过流表面曲线复杂以及水轮机磨蚀破坏因素繁多，给强化水轮机过流表面抗磨蚀技术带来许多难题；又因为水轮机叶型的复杂性以及エ件厚大等特点，给叶片加热エ艺带来很多困难；而叶片应カ分布情况复杂，使得水轮机在经历了温度升降后叶片发生变形。因此采用喷焊技术对水轮机(特别是大中型水轮机)进行防护涂层还存在着许多无法克服的エ艺困难。
【发明内容】
[0004]为了解决现有对水轮机进行喷涂存在着多种困难的技术问题，本发明提供ー种水轮机表面抗磨蚀处理方法。
[0005]本发明的技术解决方案:
[0006]一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0007]I】表面处理:`[0008]1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理；
[0009]1.2】喷涂前检查；
[0010]1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料进行表面活化处理；
[0011]1.4】测量:检查喷前表面糙度程度；
[0012]2】喷涂:
[0013]2.1】在被喷水轮机过流部件表面预处理达标后1-4小时内喷涂打底层:
[0014]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为高NiCr合金，所述超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为1.0-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.01-0.015mm ;所述打底层粉末飞行速度500-600米/秒，所述打底层的厚度在0.05mm-0.15mm之间；
[0015]2.2]在打底层表面喷涂过渡层:
[0016]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为NiCr合金中掺杂质量百分比为60-80%的CrC，所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为0.8-1.6m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.001-0.018mm ;所述过渡层喷涂材料飞行速度为450-550米/秒，所述过渡层的厚度在0.0Smm-Q.1mm 之间；[0017]2.3】在过渡层表面喷涂功能层:
[0018]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80-90%的WC，
[0019]所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.008-0.012mm，所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在0.1 Smm-Q.2mm 之间；
[0020]2.4】在功能层表面喷涂或刷涂保护层:
[0021]所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金；
[0022]所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ；
[0023]所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
[0024]一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0025]I】表面处理:
[0026]1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理；
[0027]L 2】喷涂前检查；
[0028]1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料按照欧洲表面进行表面活化处理；
[0029]1.4】测量:检查喷前表面糙度程度；
[0030]2】喷涂:
[0031]2.1】在经过表面处理的水轮机过流组件表面上喷涂形成过渡层:
[0032]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为NiCr合金中掺杂质量百分比为60_80%的CrC，所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为0.8-1.6m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.001-0.018mm ;所述过渡层喷涂材料飞行速度为450-550米/秒，所述过渡层的厚度在0.0Smm-Q.1mm 之间；
[0033]2.2】在过渡层表面喷涂功能层:
[0034]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80_90%的WC，
[0035]所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.008-0.012mm，所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在0.1 Smm-Q.2mm 之间；
[0036]2.3】在功能层表面喷涂或刷涂保护层:
[0037]所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金；
[0038]所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ；[0039]所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为
0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
[0040]一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特殊之处在于:包括以下步骤:
[0041]I】表面处理:
[0042]1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理；
[0043]1.2】喷涂前检查；
[0044]1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料按照欧洲表面进行表面活化处理；
[0045]1.4】测量:检查喷前表面糙度程度；
[0046]2】喷涂:
[0047]2.1】在经过表面处理的水轮机过流组件表面上喷涂形成功能层；
[0048]采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80_90%的WC，
[0049]所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动`速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为
0.008-0.012mm，所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在
0.1 Smm-Q.2mm 之间；
[0050]2.2】在功能层表面喷涂或刷涂保护层:
[0051]所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金；
[0052]所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ；
[0053]所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为
0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
[0054]本发明所具有的优点:
[0055]1、超音速火焰喷涂技术的特点对于抵抗水轮机磨蚀破坏来说很有利，因其具有较高的喷射速度以及较低的火焰温度保证了粉末在喷涂中很少的氧化和失炭，使涂层有更高的硬度和更好的耐磨损性。本发明采用超音速火焰喷涂技术在水轮机过流表面形成硬质物理结合层，十分有效地对过流部件起到了防护作用。
[0056]2、本发明采用多层的结合喷涂，针对水轮机磨蚀破坏因素的多元性和水轮机过流部件表面叶形的不规则空间扭曲曲面特征设计エ艺，实现不同水流运行エ况、不同型号水轮机过流部件表面抗磨蚀处理个性处理，使涂层的抗磨蚀性能更加有效。创新复合涂层选配组合喷涂成型エ艺后的HVOF更适合对水轮机进行抗磨蚀处理。
[0057]3、从SEM图片中可以看到涂层中WC粒子分布均匀，无金属局部流失现象发生，与基材结合面清晰、完整，无夹渣和界面氧化现象，涂层未发现材料性质相变。图中还可看出打底层和抗磨层的涂层均匀密实，硬质相与粘合剂结合紧密，无孔洞和分层现象，整体涂层质量好。经过测量，硬涂层的显微硬度(Hv0.3)在1180—1378之间，平均值约为1280左右。涂层的孔隙率小于1%。经过涂层结合强度拉伸试验，残余涂层的结合强度> 72.6Mpa,断裂在胶上，实际准确的结合強度要大于测量值。从图片分析，涂层的抗磨损能力是17-4不锈钢的100倍以上。
[0058]4、高速火焰喷涂(HVOF)与等离子喷涂(APS)、喷焊(FS)等エ艺性能的差异如下表I所示:
[0059]表1各种喷涂エ艺性能差异表
[0060]
【权利要求】
1.一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特征在于:包括以下步骤: . 1】表面处理: .1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理； .1.2】喷涂前检查； .1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料进行表面活化处理； .1.4】测量:检查喷前表面糙度程度； .2】喷涂: .2.1】在被喷水轮机过流部件表面预处理达标后1-4小时内喷涂打底层: 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为高NiCr合金，所述超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为1.0-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.01-0.015mm ;所述打底层粉末飞行速度500-600米/秒，所述打底层的厚度在0.05mm-.15mm之间； .2.2】在打底层表面喷涂过渡层: 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为NiCr合金中掺杂质量百分比为60-80%的CrC，所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为0.8-1.6m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.001-0.018mm ;所述过渡层喷涂材料飞行速度为450-550米/秒，所述过渡层的厚度在0.05mm-0.1mm 之间； .2.3】在过渡层表面喷涂功能层: 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80-90%的W， 所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.008-0.012mm，所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在0.15mm-0.2mm 之间； .2.4】在功能层表面喷涂或刷涂保护层: 所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金； 所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s，喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
2.一种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特征在于:包括以下步骤: .1】表面处理: .1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理； .1.2】喷涂前检查； .1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料按照欧洲表面进行表面活化处理； .1.4】測量:检查喷前表面糙度程度；.2】喷涂: 2.1】在经过表面处理的水轮机过流组件表面上喷涂形成过渡层: 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为NiCr合金中掺杂质量百分比为60-80%的CrC，所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度为2000-2150m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪的移动速度为0.8-1.6m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.001-0.018mm ;所述过渡层喷涂材料飞行速度为450-550米/秒，所述过渡层的厚度在0.05mm-0.1mm 之间； .2.2】在过渡层表面喷涂功能层: 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80-90%的W， 所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.008-0.012mm，所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在0.15mm-0.2mm 之间； .2.3】在功能层表面喷涂或刷涂保护层: 所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金； 所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s，喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
3.—种水轮机表面抗磨蚀处理方法，其特征在于:包括以下步骤: .1】表面处理: . 1.1】对水轮机过流组件表面进行除湿、干燥及除尘处理； .1.2】喷涂前检查； .1.3】表面除脂除污:使用棕刚玉材料按照欧洲表面进行表面活化处理； .1.4】測量:检查喷前表面糙度程度； .2】喷涂: .2.1】在经过表面处理的水轮机过流组件表面上喷涂形成功能层； 采用超音速火焰喷涂，其中喷涂材料为CoCr加质量百分比为80-90%的W， 所述超音速火焰喷涂中所用喷枪的喷射火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为20-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s,喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.008-0.012mm,所述功能层喷涂材料的飞行速度为300-600米/秒，所述功能层的厚度在0.15mm-0.2mm 之间； .2.2】在功能层表面喷涂或刷涂保护层: 所述保护层为软性涂层或硬性涂层，其中软性涂层为高分子化合剂，硬性涂层为高抗腐蚀合金； 所述软性涂层的涂层エ艺可采用无气喷涂或刷涂，所述无气喷涂或刷涂エ艺单次的涂层厚度控制在0.05-0.1mm ； 所述硬性涂层采用超音速火焰喷涂，超音速火焰喷涂中所使用的喷枪喷射的火焰速度大于2000m/s，喷枪到水轮机过流组件表面的距离为23-30cm，喷枪移动速度为0.5-1.5m/s，喷枪每次喷涂的涂层厚度为0.025-0.030mm,高抗腐蚀合金粉末的飞行速度为500-600米/秒，所述保护层厚度在0.05mm-0.15mm之间。
【文档编号】C23C4/08GK103510035SQ201210199077
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月15日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】任红旗, 李翠林 申请人:西安宇丰喷涂技术有限公司