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从叶轮表面处理着手提高其抗磨性(3)
2006年8月8日 9:13  
2.2.1耐磨涂料的选择与试验

市场上应用较多的有美国的NK-200耐磨涂料,该耐磨涂料在国外的应用还可以,但在国内的应用就受到了一定限制,主要原因是由于其高昂的价格,使国人难以接受。

针对这种情况,研制适合我国国情的耐磨涂料是非常必要的。为此,国内也在研制与应用耐磨涂料,主要有SR-1型、CY-22型和CY-23型等,SR-1型防磨涂料采用耐高温多官环氧脂胶与碳化硅非金属硬质粒子配制而成。其中加入了适量的偶联剂TN-38-01。此种防磨涂料的冲蚀磨损率仅为叶片材质的 。2-6为其冲蚀磨损试验结果。

表2-6 冲蚀磨损试验结果(磨料:棕刚玉80目)

利用上节中提到的粘贴耐磨陶瓷用的HZ-1粘结剂,作为主要材料,添加耐磨材料等等成份研制成了HZ-2耐磨涂料。

2.2.2耐磨涂料的现场应用

HZ-2耐磨涂料最典型的应用是在柳州发电厂吸风机叶轮上,柳州发电厂的生产厂长及生技科都非常赞同这个方案,耐磨涂料的磨损性远不如陶瓷,但它修修复起来方便,柳州发电厂的吸风机叶轮抹耐磨涂料作为了类似于标准的大小修项目,根据使用情况定期抹耐磨涂料,这样就使得叶轮始终处于良好健康状态,即保证了安全运行,又做到了经济节约。

2.2.3结果分析

从试验结果可以看出,耐磨涂料的抗剪强度是完全可以抗叶轮的离心力,其耐冲蚀性也远优于16Mn钢,而且耐磨涂料还有许多优点,成本适中;易于固化;粘贴工艺简单,所粘涂部位不受几何形状约束;重量轻,从而不给风机造成额外负担,即使是部分脱落也不会影响风机的动平衡; HZ-2耐磨涂料是一层在叶轮上耐磨保护膜,它的耐磨性远不及耐磨陶瓷,需要根据情况利用大、小修的机会进行修复这即是它的优点也是它的缺点,优点在于它可很容易地反复修复,通过及时修复可以保证叶轮始终处于完好状态;缺点在于这样会给工人增加部分工作量。HZ-2耐磨涂料在其它电厂引风机上的使用也得到了良好的效果。

2.3 其它几种常规抗磨手段简介

2.3.1铁05粉块的应用

这是一种应用早,使用较广泛的一种抗磨措施,它是利用了铁05的耐磨性能,将铁05粉块制成5cm左右的小方块,由于粉块较脆不易附着,因此粉块与叶片的钎接问题是主要问题,使铁05粉块融化是最好的选择,实际施工中,使用碳棒,利用大型电焊机产生的大电流将铁05粉块融化在叶片上,由于电弧产生的巨大热量在融化粉块的同时也使叶片表面融化,从而使铁05与叶片融为一体,形成一个既有16Mn钢的母材又有铁05高硬度的表面的叶轮。从而使叶轮的寿命提高2~3倍。
由于铁05极脆,所以这种叶轮表面极易开裂,而且一旦叶片表面磨损,就不能修复,由于表面硬度高,且不平整,所以粉块无法再焊,耐磨焊条根本焊不上,其它的抗磨措施也都无法使用。因此只能更换叶轮,这样给生产带来了不安全的因素,经济上也有损失。

2.3.2耐磨焊条的使用

直接在叶片上使用耐磨焊条进行堆焊,这是一种较简单的措施,堆焊的方式可堆成条状的、间断的小块或直接全部堆满易磨损的部位。由于堆焊使叶片本身的厚度就增加了,可以抵抗一部份磨损,同时这种焊条是特殊的耐磨损焊条,使这部分堆焊层的抗冲蚀能力又提高了,从而提高了叶轮的寿命。

耐磨焊条有多种材料,有铁05、碳化、有硬质合金(例如:铬钼硼耐磨焊条)等。

耐磨焊条的应用比较方便,但效果不如前几种方法好。

2.3.3叶片渗碳

渗碳的目的是为了使金属表面形成硬而耐磨的碳化铁层,同时,保持钢材内部的柔韧性。由于钢材在组织状态呈奥氏体时,吸收碳的能力最强,因此,在渗碳过程中,必须把叶片加热到能使内部组织转变为奥氏体的温度。但渗碳温度过高,易引起晶粒变大和表面层含碳过高而出现脆性,致使叶片容易产生裂纹。因此,一般控制加热温度在900℃左右。渗碳层越深,防磨越好,但脆性越大,叶片易断裂。实际渗碳时,渗碳层多厚,渗碳的部位,要由叶片的厚度和磨损情况以及渗碳工艺来决定。

叶片渗碳后,表面硬度较高,提高了叶轮的抗磨性,但其有与铁05同样的优点与缺点。

3 结论与建议

气固两相流离心风机的抗磨研究是广大关心风机的技术人员的一个热门课题,也是电站实际运行中存在的需要逐步完善的课题,研究人员从各种途径,利用各方面的优势,经过大量的理论研究和实验验证,得出多种切实可行的抗磨手段,各有其优缺点。

本文介绍了对叶轮进行表面处理的几种防磨抗磨手段,叶轮表面提高硬度的抗磨技术,经过大量的理论与实验研究和实际运行,证明是一种可靠的抗磨技术。对于大多数的电厂来说,建议使用叶轮表面提高硬度的处理技术进行离心风机叶轮的表面抗磨工作。在诸多的叶轮表面抗磨技术中,建议使用粘贴耐磨陶瓷技术或涂抹耐磨涂料技术对叶轮表面进行抗磨处理,这两种技术比其它的表面处理技术有无可比拟的优点。粘贴耐磨陶瓷技术及涂抹耐磨涂料技术都是在不损伤叶轮及其内部组织的情况下对叶轮进行表面处理的,真正起到了对叶轮的保护作用。而且可以不断修复,以保证母材始终处于完好状态。而其它几种方法都对母材有伤害,使叶轮叶片母材内部组织结构发生变化,从而使叶片发脆,在磨损后不能修复,只能一次性使用。

从抗冲蚀性能上看耐磨陶瓷片也是最好的,特别是含量为99%的Al2O3耐磨陶瓷片,只要选好粘贴剂加上可靠的粘贴工艺,粘贴耐磨陶瓷不失为一种可靠的抗磨手段。耐磨涂料以其重量轻,对叶轮运行没有影响,施工简单,耐磨性能较好,可反复修复等优点,使其也得到广泛应用。

其实在电厂的实际运行中影响风机的因素有很多,如能综合治理将达到更佳的效果,例如在吸风机的磨损问题上,如果提高煤的发热量,降低煤的灰份,提高锅炉的燃烧效率,降低飞灰可燃物的含量,提高电除尘的投入率及除尘效率,从而降低吸风机入口烟气中的灰尘含量;在排粉机的磨损问题上,如能提高旋风分离器的效率则可以降低排粉机入口乏气中的煤粉的含量,风机的磨损与气体含尘量是成正比的,这样有利于从本质上降低风机的磨损负担,再配合使用一定的抗磨手段,电站离心风机磨损的问题将有了根本性改变,风机的抗磨工作将只是一个例行的检修工作,不会再影响机组的安全经济运行。

参考文献
[1] 李诗卓、董祥林,材料的冲蚀磨损与微动磨损,机械工业出版社,1991年。
[2] 宋杰, 离心引风机叶轮的磨损分析及处理措施,风机技术,2001年(第4期)。
[3] 缪国均,提高离心引风机耐磨性能的措施,风机技术,1994年(第4期)。
[4] 马正先,李慧,离心风机叶轮叶片的磨损与防磨措施, 流体机械, 1996年(第5期)。
[5] 李玉华, 陶瓷耐磨风机技术,润滑与密封,1991年(第4期)。
[6] 李玉华,孙晓明,徐天赐,电站陶瓷耐磨风机研究,流体工程,1991年(第4期)。
[7] 叶涛,吴季兰,钟克璐,冯慧雯等,排粉风机叶轮耐磨材料的研制与应用,中国电力,1995年(第8期)。
[8] 叶涛,吴季兰等,风机耐磨叶轮试验研究, 风机技术,1993年(第4期)。
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