武榮臻

摘要：在泵站水泵運行中容易發(fā)生汽蝕損害現(xiàn)象，一定程度影響了設備的安全經(jīng)濟運行。由于設計與實際操作存在運行差異，加之各種因素變化帶來的嚴重腐蝕性，進一步降低設備性能，增加能耗，同時也減少使用時間。因此，需要利用科學修復手段處理汽蝕磨損問題，提升設備運行效率。本文針對大型高揚程泵站設備，提出汽蝕磨損發(fā)生位置、原因，以及帶來的損害，并討論了有關(guān)的修復技術(shù)。

關(guān)鍵詞：葉輪；汽蝕腐蝕；修復

葉輪設計、制造技術(shù)，以及材質(zhì)和加工精度都會對水泵使用時間造成直接影響，由于目前技術(shù)限制，使其產(chǎn)生很多缺陷，也不利于提升技術(shù)水平。比如選擇鑄鐵材料，產(chǎn)生厚度誤差，流道表面粗糙，加工消耗大量時間，操作難度大等，通過這一方法加工操作容易在進口位置發(fā)生氣蝕，降低操作效率。為了提升抗汽蝕水平，強化耐磨性，應不斷尋找全新工藝，進一步研究修復技術(shù)。

一、氣蝕現(xiàn)象

（一）發(fā)生部位

泵站最為普遍的損壞形式是氣蝕，具體在葉輪正背面和前蓋內(nèi)部表面出現(xiàn)。一般劃分為空腔、冀型與間隙氣蝕。在進口位置發(fā)生空腔氣蝕，進一步向出口位置蔓延。葉片背面發(fā)生冀型氣蝕的主要原因：形成較大的泵流量，選擇葉片數(shù)量不準確，葉輪形狀不理想。在運行間隙位置發(fā)生間隙氣蝕的原因是較大的泄流、較小的間隙、較高的液穩(wěn)以及高頻率設備振動等[1]。

（二）主要原因

液體發(fā)生汽化產(chǎn)生氣蝕，液體表面逸出分子，形成氣體分子的整體過程。這一程度密切聯(lián)系壓力和溫度因素。由于入口位置的壓力明顯低于水溫操作的飽和壓力，產(chǎn)生蒸發(fā)液體現(xiàn)象，氣體在液體中溶解，當改變壓力與溫度時對外釋放，產(chǎn)生汽穴。當降低內(nèi)部壓力，在這一溫度狀態(tài)下低于液體保護蒸氣壓時，局部出現(xiàn)氣泡；在增加壓力時周圍壓力突然擠破氣泡，在慣性作用下擠壓至氣泡中心，嚴重沖擊設備。這個局部持續(xù)沖擊負荷嚴重損壞表面材料，剝蝕金屬表面，進一步產(chǎn)生蜂窩形狀的蝕洞。

針對泵站設備來講，水沖擊可以瞬間把液體能量轉(zhuǎn)化為熱能，提高局部水的溫度，使金屬材料發(fā)生化學腐蝕，由于機械剝蝕與化學腐蝕的統(tǒng)一影響，形成更大的破壞力[2]。

水的飽和蒸汽壓力是指在一定溫度下水沸騰汽化形成壓力。若降低水流壓力等于或小于這一溫度形成的飽和蒸汽壓力，沸騰汽化的水形成大量氣泡。當高壓區(qū)出現(xiàn)氣泡以后，由于壓力作用突然收縮凝結(jié)，原來占用的空間產(chǎn)生空腔水流，利用高速撞擊填充空腔，快速增加水壓并形成較大熱量。再一次發(fā)生汽化，氣泡附近擴散水流，降低壓力，引起周期性的壓力波動。當產(chǎn)生氣泡以及金屬表面出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象時，此處由于物理與化學統(tǒng)一形成的剝蝕，產(chǎn)生麻點，逐步演變?yōu)榉涓C狀，甚至引起穿孔破壞。

最初在進口低壓區(qū)出現(xiàn)氣蝕，不斷降低壓力，相應更容易沸騰水。在進口位置，由于吸水造成的真空以及運轉(zhuǎn)降低的壓力，為汽化創(chuàng)造了條件，當高壓區(qū)出現(xiàn)氣泡時，在附近高壓的影響下氣泡被壓破，瞬間破裂，由于慣性迅速到達氣泡中心，形成局部強烈的水錘現(xiàn)象。

二、造成的危害

（一）影響容積效率

發(fā)生磨損以后增加各個構(gòu)件間隙，高壓側(cè)水流泄漏至低壓室；縮短隔舌后在泵體內(nèi)部環(huán)向流動水流，無法甩出出水口，降低了操作效率；磨損以后持續(xù)減少了出水量。

（二）形成噪音與振動

磨損以后發(fā)生蜂窩、麻面等現(xiàn)象，增加了水流阻力系數(shù)，同時引發(fā)水泵振動，形成噪音，較強的振動破壞了機組零件與結(jié)構(gòu)。劇烈的壓力脈動與流動顫抖對軸封、軸承等造成損毀；還可能迅速破壞流道，尤其是液體中包含腐蝕顆粒，共同作用的空蝕與磨蝕在短期內(nèi)形成破壞[3]。

三、修復手段

（一）葉輪修復

修復損壞的方法有不少，比如涂護環(huán)氧樹脂高分子涂料、高分子復合材料以及涂焊粉末等。其涂護環(huán)氧樹脂高分子材料成本很低，操作簡單，提高了修復位置的粘結(jié)力及有效吸收能量，體現(xiàn)出顯著的抗汽蝕損強度，這種方法具有較強的可行性

（二）科學處置表面

處置表面質(zhì)量一定程度影響了涂層粘結(jié)強度，操作之前要露出新鮮的材料表面。通過人工結(jié)合空氣壓縮氣噴除銹方法，也就將表面存在的鐵銹、油污等通過人工方法去除，之后通過風機壓縮空氣功能處置噴砂，達到最佳的除銹目標。

（三）焊補外殼

通常都是生鐵鑄造外殼，在修復損壞時采取冷熱焊兩種方法。在操作熱焊之前應預熱修補的具體位置，較長時間增加了操作難度，降低了使用頻率。所以，通常選擇冷焊方法。焊補采取生鐵焊條，逐層分段開展堆焊，操作每一層時都需要清除表面雜物，每次堆焊一段后采取小錘子實施敲打，從而降低操作內(nèi)應力，避免發(fā)生變形。堆焊操作時應略微突出原來部件的表面，之后采取手輪對突出部分磨除，保證與原來表面平齊，若打磨處理后的表面依然粗糙，可以開展細磨，達到最終使用要求。外殼通過修復后，使用多年以后依然保持完好度，在焊補位置不會產(chǎn)生裂縫與脫落等問題[4]。

（四）泵軸修復

設備轉(zhuǎn)動形成的重量與操作過程中形成的水動壓載荷主要由軸承承載，同時也傳輸較大扭矩，向葉輪傳遞機械能。因此，當發(fā)生氣蝕現(xiàn)象并嚴重磨損橡膠軸承時，應對其與有效修復，并及時更換設備。

之前損壞程度相對較輕以及磨損軸承時可以運回廠家進行修復，不僅成本較高，還會浪費大量時間，并且延長修復時間，對正常使用造成影響。為了節(jié)省資金與時間，后來選擇現(xiàn)場鍍銅修復方法。

修復操作時采取鏟刀清除磨損指導露出新鮮金屬表面，實施堆焊，注意這項操作時應高出原來的泵軸，采取車床消除，在實施細磨削加工，從而滿足原來圖紙設計要求。

四、結(jié)束語

氣蝕磨損始終是泵站設備運行維護管理的重要問題，其中不僅水泵自身材料性能影響了破壞程度，還密切聯(lián)系著安裝條件、工作運行情況等因素，因此需要采取有關(guān)手段降低影響，深入分析氣蝕產(chǎn)生的原因以及危害程度，并采取科學修復手段處理磨損部件。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，今后也會出現(xiàn)更多的新型材料與技術(shù)，必將可以更好解決這一問題。

參考文獻：

[1]楊勝軍，關(guān)榮生水泵轉(zhuǎn)輪葉片的涂復措施及處理方法[J].中國農(nóng)村水利水電，2016（3）：23-24.

[2]朱玉峰.離心泵中的汽蝕及其防護技術(shù)[J].河北科技大學學報，2015（3）：44-47.

[3]顧四行.抽黃水泵泥沙磨損及其對策[J].水泵技術(shù)，2016（2）：28-34.

[4]陳巖.不同材料抗氣蝕性能的比較[J].熱加工工藝，2015（6）：24-25.

（作者單位：寧夏紅寺堡揚水管理處）