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        改性聚氨酯彈性體涂層新技術在水輪機氣蝕部位處理的研究與實施

        2018-04-15 14:00:12
        商品與質(zhì)量 2018年40期
        關鍵詞:氣蝕噴砂彈性體

        國網(wǎng)黑龍江電力有限公司牡丹江水力發(fā)電總廠 黑龍江牡丹江 157006

        1 概述

        蓮花發(fā)電廠4#水輪發(fā)電機組機組為兩導半傘式結構,水輪機為立軸混流式,機型號為HLA551-LJ-610,最大水頭57.2m,設計水頭47.0m。轉(zhuǎn)輪名義直徑6100mm,最大外徑6585mm,高3810mm,重104t,13只葉片,整體鑄焊結構。上冠為優(yōu)質(zhì)低合金鋼ZG20SiMn鑄造,葉片和下環(huán)為抗空蝕性能優(yōu)良的不銹鋼ZG06Cr13Ni5Mo鑄造。

        近些年來,高分子耐磨材料在水力機械磨蝕防護領域應用的越來越多,尤其聚氨酯材料,應用的越來越廣泛。聚氨酯彈性材料是一種主體上有較多氨基甲酸酯官能團的合成材料,物理性質(zhì)介于一般橡膠和塑料之間的彈性材料,既具有橡膠的高彈性,又具有塑料的高強度,改性后的聚氨酯涂層具有卓越的抗汽蝕性能。目前涂層較多采用的成型方法為噴涂成型。

        2 改性聚氨酯彈性體涂層新技術在水輪機氣蝕部位處理的工藝流程

        2.1 噴砂、打磨,清理氣蝕區(qū)

        利用棕剛玉噴砂材料通過噴砂槍將上冠氣蝕區(qū)的污漬、銹跡進行清理,尤其注意清除氣蝕區(qū)蜂窩狀內(nèi)部銹蝕,該位置氣蝕較深,不易清理干凈,部分地方使用角磨片進行打磨,使其露出金屬光澤,便于鋼板網(wǎng)與母體的焊接。

        2.2 焊接修復

        將經(jīng)過打磨噴砂處理后的施工部位進行測量設計,將金屬網(wǎng)擺放至需要處理的位置,進行焊接。利用交流焊機、電阻焊和氬弧焊及脈沖焊技術,可靠地焊接到指定區(qū)域。焊接時要及時檢查,防止虛焊,避免出現(xiàn)焊接薄弱位置。

        2.3 噴砂、打磨

        采用噴砂、機械打磨的方式,對待處理面進行清理,除去表面銹跡、污漬,同時待處理面達到一定的粗糙度,同時增加金屬表面成分的反應活性,刷涂底膠后能夠更加有效的反應,增加聚氨酯彈性體涂層與金屬面的粘接強度。噴砂采用優(yōu)質(zhì)金剛砂。

        2.4 刷涂底膠

        將聚氨酯涂層專用底膠與特種有機溶劑進行混合,稀釋后攪拌均勻配制專用底膠。利用噴涂設備將底膠噴涂到修復作業(yè)面,噴涂時要盡可能保證每個部位有底膠,防止粘接薄弱部位出現(xiàn),然后對底膠進行加熱干燥,使稀釋用溶劑盡量揮發(fā)完全。底膠刷涂2-3遍。

        2.5 制作模具、注膠

        采用特制的金屬板制作澆注模具,利用澆注專用密封材料將模具四周進行密封;待密封材料完全固化后,利用真空澆注系統(tǒng)進行聚氨酯膠的澆注。首先配置聚氨酯膠,混合均勻,倒入壓力容器,利用澆注系統(tǒng)的壓力設備將聚氨酯膠澆注到模具[1]。

        2.6 加熱固化

        采用高效電熱加熱設備,對轉(zhuǎn)輪上冠氣蝕區(qū)澆注聚氨酯涂層進行加熱固化。加熱溫度70℃-140℃,時間6-8h,加熱過程中嚴格控制溫度范圍,防止溫度過高燒壞聚氨酯涂層,同樣防止溫度過低,聚氨酯涂層未得到較好的反應。

        2.7 脫模及打磨修整

        拆除模具,利用角磨機對涂層進行打磨修整。確保周圍平整,有利于與后期的砂漿更好結合,平穩(wěn)過渡,保證涂層的完整性。

        2.8 各工序完成后效果見圖2

        圖2

        3 該技術的創(chuàng)新點

        3.1 高粘接強度澆注聚氨酯彈性體涂層技術

        聚氨酯彈性材料是一種主體上有較多氨基甲酸酯官能團的合成材料,物理性質(zhì)介于一般橡膠和塑料之間的彈性材料,既具有橡膠的高彈性,又具有塑料的高強度,改性后的聚氨酯涂層具有卓越的抗汽蝕性能。

        3.2 真空澆注聚氨酯彈性體成型工藝

        聚氨酯彈性體涂層目前采用較多的成型方法為噴涂成型。噴涂成型主要依靠催化劑在室溫下進行快速固化,部分情況下,高分子鏈結構沒有完全達到最優(yōu)狀態(tài),反應不完全,導致涂層性能不能完全發(fā)揮出來,另外涂層的粘接主要依靠聚氨酯與基面進行粘接,粘接力有限,在高速水流沖蝕下易被大片的剝離下來。采用真空澆注技術,可以保證樹脂混合過程中摻雜的空氣抽出,減少氣泡,從而有效降低涂層的內(nèi)部缺陷,提高涂層的綜合性能;另外通過高效的加熱系統(tǒng),使聚氨酯充分反應,盡可能發(fā)揮出底膠及聚氨酯的最優(yōu)性能。

        總之,通過采用改性聚氨酯彈性體涂層防護技術,結合聚氨酯彈性體涂層的特點,提高了轉(zhuǎn)輪的耐氣蝕性能。本項目改變了原有的處理轉(zhuǎn)輪氣蝕的方式,一定程度上解決了由于常規(guī)方式處理過程中產(chǎn)生的一系列不利影響。

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