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从叶轮表面处理着手提高其抗磨性(2)
2006年8月8日 9:13  
2.1.3 试验与应用

电站离心风机主要有送风机、吸风机、排粉机、一次风机等,需要进行抗磨处理的一般只有吸风机和排粉机,吸风机和排粉机的介质温度都在200℃以下,吸风机主要是受烟气中的尘粒的冲蚀,排粉机主要是受煤粉的冲蚀,他们的磨粒都是松散型的小颗粒,因此冲蚀性质是一样的,根据上文的分析,选用粘贴耐磨陶瓷作为抗磨手段是可行的。

1. 耐磨陶瓷实验

1) 磨料磨损对比试验

磨料为40~70目的石英砂,磨轮材料为氯化丁基橡胶邵尔A62±,轮缘线速度为140m/min,磨擦行程700m,载荷130N,磨料供给速率300g/min,试验结果如表2-1所示:

表2-1 磨料磨损对比试验数据表

由表2-1中可以看出,以重量磨损量为准,16Mn钢是95耐磨陶瓷的35.7倍,是99耐磨陶瓷的62.8倍。若换算成体积磨损量,则分别为16倍和32.7倍。

2) 冲刷磨损对比试验

电站离心风机的磨损是典型的喷砂磨损,因此有针对性地进行喷砂磨损试验是必要的。在实验室里利用风机及射吸冲刷试验台,将磨料以一定角度冲刷以不同材料和工艺制作的试片,冲刷角取90°、45°、30°三个典型数,磨料采用#46棕钢玉,风机压力0.5Mpa, 冲刷距离为50mm,喷射时间为3分钟。被冲刷试片有16Mn钢、99耐磨陶瓷,铁0502,铁0504,镍基碳化钨,耐磨焊条。试验地点为华中科技大学动力系汽轮机锅炉教研室射吸式试验台,其部分试验数据如表2-2:

表2-2 靶材冲刷磨损对比试验数据表

在高冲刷角下16Mn钢表现出优良的耐磨性,而在低冲刷角下,耐磨陶瓷片、铁05及碳化钨等硬度高的材料的耐磨性则优于16Mn钢。因此硬度高的耐磨材料适宜在低冲刷角,尤其是在30°左右使用。而且耐磨陶瓷片的耐磨性优于另外两种材料。这种高硬度的脆性材料的适用范围与一般离心风机的冲刷角正好吻合。

2. 粘结剂的粘接强度试验

将耐磨陶瓷片与钢板表面采用不同的表面处理方法和固化方法后,在华中科技大学力学系力学中心实验室的万能试验机上进行剪切试验,试验条件为室温、静载、等速。试验结果如表2-3:

表2-3 陶瓷粘结剂强度试验数据表

从表2-3中可以看出,粘结剂的粘接强度足以抗衡耐磨陶瓷片在旋转时所受的离心力。最低的破坏载荷比离心力大2.99倍,高的达到100多倍。

3.试验风机上的试验

在试验室的两台试验风机的各叶片出口在室温下对称粘贴数片耐磨陶瓷片,在刚开机10分钟,即有一片耐磨陶瓷飞出,运行四小时后又有一片耐磨陶瓷片飞出,经停机检查,飞出的耐磨陶瓷片的部位表面处理工艺不够理想,这是致使耐磨陶瓷片粘接不牢以至飞出的主要原因。其它试片在继续的长期运行中经住了考验,再没有发现耐磨陶瓷片脱落飞出的现象。尽管该试验风机的叶轮较小,但其转速较高,因而其离心力很大,比电站上的吸风机、排粉机等离心风机的离心力还要大。试验数据如下:

表2-4 试验风机数据表

4.耐磨陶瓷的应用

耐磨陶瓷的耐磨性能是最好的,尤其是Al2O3纯度为99%以上的耐磨陶瓷,在30°左右的冲刷角时,其性能比任何其它的抗磨材料都要好,这从试验结果得到了证明,目前在南方的部分电厂如荆州发电厂、柳州发电厂、申阳岗发电厂、术木平发电厂等都取得了成功。

耐磨陶瓷的应用关键在于粘接剂的使用,本文中提到的例子中的粘结剂是经过多次试验后挑选的,HZ-1粘结剂A组和B组以一定比例混合,以达到最佳粘结强度,同时母材的表面也是经过特别处理,使母材的表面上的杂质及氧化层彻底去除干净,然后在以一定的工艺进行粘接,从而达到最佳的粘接效果。当耐磨陶瓷的粘接强度达到了一定的程度,不再有掉耐磨陶瓷片的可能时,耐磨陶瓷风机的应用才有可靠的保证,才能发挥出其高强的耐磨性的优势。

2.2 耐磨涂料的应用

这是一种最简单最直接的方法,就是在叶轮母材的表面进行处理,涂上一层约1mm的耐磨涂料,用耐磨涂料来替代叶轮母材以抵抗烟气对叶轮的冲刷。

上面介绍了耐磨陶瓷作为耐磨材料的应用,应该说耐磨陶瓷是一种优良的耐磨材料,它的应用是有广泛的前途和重要的意义的。但它也有它的缺点,工艺要求严格,如施工稍不注意,没有按照工艺要求严格进行,就有可能造成耐磨陶瓷片的脱落,而使叶轮失去平衡,而且耐磨陶瓷的粘贴也增加叶轮的重量,增加了电机的启动时间,也增加了风机的功耗。
耐磨涂料只是在叶片表面涂上一层不到1mm的涂层,对母材不造成任何的损坏,重量轻,粘涂工艺简单,且容易修复,利用机组大、小修的时机对磨损的部位进行修复,以保持叶片的“永”不磨损,耐磨性能良好,所涂部位不受几何形状约束,现逐步被国内外有关部门关注。
 
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