張全禮

（甘肅省景泰川電力提灌管理局，甘肅景泰730400）

我國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究表面防護(hù)材料及其技術(shù)，目前開(kāi)發(fā)研究了一系列防護(hù)材料，比如環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠、聚氨酯、尼龍復(fù)合涂層等，但是現(xiàn)有技術(shù)不能讓涂層和鑄件很好結(jié)合，生產(chǎn)的涂層容易老化，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，達(dá)不到抗汽蝕破壞的預(yù)期效果。本文介紹了幾種適合水泵汽蝕侵蝕破壞修復(fù)和預(yù)防的材料及其加工方法。

1 焊補(bǔ)修復(fù)

水泵葉輪的口環(huán)部位是水泵高壓空腔和低壓空腔的間隔部分，在水泵長(zhǎng)期工作時(shí)，有一部分高壓空腔水高速通過(guò)口環(huán)部位的間隙返回到泵腔的低壓區(qū)，造成該部位沖刷，最終導(dǎo)致水泵效率下降，因此該部位是補(bǔ)修的重要部位。此外，葉輪出水葉片的外緣因長(zhǎng)期受到水流的沖刷，葉片長(zhǎng)度變短，對(duì)水泵的出水效率影響較大，應(yīng)及時(shí)焊補(bǔ)，保證水泵工作效率。

焊補(bǔ)前，首先要進(jìn)行汽蝕破壞情況的測(cè)試工作。侵蝕面積可以用涂色翻印法測(cè)量，在侵蝕區(qū)周邊涂刷墨汁等著色材料，待涂料干燥前用紙印下，再將紙放在方格玻璃板下，用數(shù)格的方法求出面積。將每塊疊加起來(lái)，得到每一葉片和整個(gè)葉輪的侵蝕面積，然后用探針測(cè)出破壞區(qū)深度。表面損壞的葉輪會(huì)失去動(dòng)平衡，為了彌補(bǔ)缺失部分的重量，把膠泥涂在缺失區(qū)，最后通過(guò)膠泥的體積換算焊補(bǔ)的比量。同時(shí)，除去侵蝕部位污漬，并進(jìn)行鏟削處理[1]。對(duì)于穿孔嚴(yán)重的葉片出水邊，可事先做出樣板，成塊割下，按樣板尺寸用中碳鋼進(jìn)行復(fù)制，然后再拼焊在葉片上。

修補(bǔ)焊接后，葉片各部位應(yīng)無(wú)裂紋，表面應(yīng)光滑，無(wú)凹凸不平之處，不得有深度超過(guò)0.5 mm、坡口和夾紋長(zhǎng)度超過(guò)50 mm的溝槽。葉輪應(yīng)做靜平衡試驗(yàn)，消除不平衡重量。當(dāng)葉片外緣被損壞時(shí)，其與葉輪的間隙補(bǔ)焊完成后應(yīng)保證原有設(shè)計(jì)間隙值。

1.1 冷焊

冷焊只能用于對(duì)焊縫要求不嚴(yán)或者受力不大的部位，開(kāi)始焊接前，為了避免裂縫擴(kuò)展，應(yīng)將裂縫兩端鉆孔，然后沿著裂縫將兩側(cè)鏟成坡形，以便焊透。如果焊件的厚度大于20 mm，一般應(yīng)將焊件的裂縫鏟成“X”形坡口，必須選用生鐵焊條，焊接時(shí)應(yīng)分段分層堆焊，及時(shí)清除表面雜質(zhì)。為了消除焊接的內(nèi)應(yīng)力，每焊一段應(yīng)及時(shí)用手錘錘擊。

1.2 熱焊

熱焊適用于受力較大的部位，在焊接前必須預(yù)熱，將鑄件加熱到600～750℃，等鑄件發(fā)紅時(shí)，將施焊部位露出，其他部位用保溫材料包裹起來(lái)，再實(shí)施焊接。焊接結(jié)束后，焊件應(yīng)自然緩慢冷卻。

2 非金屬材料涂敷

非金屬材料涂敷主要以復(fù)合環(huán)氧樹(shù)脂涂層為主，環(huán)氧樹(shù)脂是一種快速黏合的材料，操作方便。涂護(hù)前應(yīng)用專用的石英砂噴槍將損壞面的鐵銹及泥沙清除干凈，再用丙酮或三氯乙烯等清洗劑擦拭，配合環(huán)氧樹(shù)脂固化劑一起來(lái)使用。如果把環(huán)氧樹(shù)脂粘合在直立面或者倒掛面，為避免黏合物位移，需使用502膠水。涂膠后，常溫下2～6 h固化，環(huán)境溫度越高，固化時(shí)間越短，陰冷潮濕天氣需加熱至15～25℃的環(huán)境溫度使用。因環(huán)氧樹(shù)脂涂護(hù)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，且固化效果好，因此在水泵的汽蝕修補(bǔ)中得到了廣泛的應(yīng)用，但環(huán)氧樹(shù)脂涂護(hù)耐久性一般在500 h，之后便產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。

3 合金粉末噴焊

合金粉末噴焊技術(shù)是對(duì)金屬表面進(jìn)行強(qiáng)化的一種新技術(shù)，以提高零件的耐磨性為主要目的，它的原理是運(yùn)用乙炔焰的熱量將合金粉末加熱，直至半熔融狀態(tài)甚至是液態(tài)后，通過(guò)噴槍高速噴涂在經(jīng)過(guò)修復(fù)和清潔粗糙化的泵體表面，使其表面形成薄而均勻致密的金屬或合金焊層，使工作表面獲得耐磨、耐蝕的保護(hù)層，以達(dá)到修復(fù)和強(qiáng)化的目的。由于金屬粉末不受加工成型的限制，同時(shí)粉末的粒徑可以隨著工藝條件的不同而調(diào)節(jié)，合金材料由鎢、鉬、絡(luò)、鎳、鈦等材料組成，其特點(diǎn)是硬度高，涂層厚度可以控制在0.5～0.8 mm。噴涂層和基體材料采用冶金結(jié)合，結(jié)合力大于表面焊接，硬度可達(dá)60～70 HRC，耐磨，耐蝕性能優(yōu)于不銹鋼，并且脫落不了。因此，合金粉末噴涂法具有節(jié)約材料、節(jié)省能源、縮短工時(shí)、延長(zhǎng)使用壽命等特點(diǎn)，目前是水泵汽蝕修復(fù)的最好方法，也是預(yù)防汽蝕的最好辦法之一。

4 激光熔覆技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，新技術(shù)、新發(fā)明不斷涌現(xiàn)出來(lái)，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了激光熔覆技術(shù)，當(dāng)時(shí)只是在理論和實(shí)驗(yàn)的初期階段，沒(méi)有得到長(zhǎng)足發(fā)展。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，科技的進(jìn)步使激光熔覆技術(shù)得到了切實(shí)應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)利用覆蓋在母材表面的金屬微粒，通過(guò)激光的高溫將金屬微粒與母材表面融化為一體，在表面形成一層堅(jiān)硬的化合物，這層化合物能顯著改善基體材料表面耐磨、耐蝕、抗氧化等性能。該技術(shù)研究的重點(diǎn)集中在改善工件表面物理、機(jī)械、化學(xué)、電特性等性能上，操作簡(jiǎn)單易行，工作效率高，市場(chǎng)前景廣闊。實(shí)驗(yàn)證明，采用激光熔覆工藝處理的水泵表面的抗氣蝕性能比噴焊處理的要高出30%～50%。

5 高分子化合物涂層

高分子涂層材料在近幾年大量應(yīng)用于水泵制造和修理中，這項(xiàng)技術(shù)可以改變工件表面單一材料性能，用高分子化合物作為涂層改變機(jī)件表面的物理和化學(xué)性能，達(dá)到設(shè)備抗蝕、抗腐、抗震的效果[2]。利用高分子化合物涂層來(lái)修復(fù)汽蝕表面效果很好，以下是幾種常用的高分子化合物。

5.1 Devcon涂覆系列材料

該系列材料是美國(guó)Devcon公司的專利產(chǎn)品，該公司推出了一系列涂覆產(chǎn)品，涉及電子產(chǎn)品、金屬機(jī)械、民用產(chǎn)品、國(guó)防軍工等。其中鈦合金修復(fù)劑、磨砂陶瓷修復(fù)劑、韌性鋼修復(fù)劑和Flexane修補(bǔ)劑用于消除水泵的氣蝕現(xiàn)象，固化后的肖氏硬度達(dá)到85～87 HRC。柔性修復(fù)劑固化后，形成半硬橡膠層，可抵抗氣蝕和磨蝕[3]。可塑鋼修補(bǔ)劑與金屬材料有良好的粘接能力，混合后可在常溫下固化，形成堅(jiān)硬耐用的物體，耐腐蝕、耐沖刷、耐汽蝕，是在條件不允許常規(guī)焊接時(shí)，取代常規(guī)焊接方法的理想材料。

5.2 貝爾佐納產(chǎn)品和技術(shù)

貝爾佐納（Belzona）作為高分子聚合物修復(fù)技術(shù)的先驅(qū)，在世界各地各行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)成熟。20世紀(jì)80年代中期，在我國(guó)原化工部的強(qiáng)力推薦下，貝爾佐納技術(shù)首先在吉林化學(xué)工業(yè)公司開(kāi)始使用。

6 結(jié)束語(yǔ)

使用先進(jìn)的材料和修復(fù)技術(shù)來(lái)修復(fù)和防止水泵的氣蝕，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)影響。噴焊、激光加工、聚合物涂層等多種新技術(shù)可以修復(fù)和防止大型水泵的氣蝕損壞問(wèn)題，延長(zhǎng)水泵的使用壽命，提高工作效率，在今后的工作和生產(chǎn)中應(yīng)大力推廣應(yīng)用。