抗磨蚀技术

赵清爽

黄河是世界上输沙量最大、含沙量最高的河流。黄河干流水电站里的水轮机，都不同程度地受到泥沙磨蚀的危害，自上游的龙羊峡、李家峡、刘家峡等水电站，到中游的万家寨、三门峡、小浪底等水电站，随着含沙量的加大，水轮机的磨蚀程度也逐渐增加。

黄河水利科学研究院为了更好地解决水轮机活动导叶的气蚀和密封问题，开发了改性聚氨酯导叶密封板和钢塑复合聚氨酯抗磨板，并在万家寨水电站1号机组进行了安装和调试，日前顺利通过万家寨电站管理局的验收。

1.改性聚氨酯水轮机导叶密封板

近年来，黄科院研发了改性聚氨酯导叶密封板和钢塑复合聚氨酯抗磨板，较好地解决了水轮机活动导叶和上下底环的气蚀问题。改性聚氨酯导叶密封板主要用于水轮机活动导叶止水密封，在水中浸泡5～6年，其性能下降不超过10%。从材料硬度角度分析，普通橡胶邵氏硬度为50～60A，聚氨酯弹性体硬度范围较大，高水头电站一般选用硬度为80～95A弹性材料，止水效果好。

导叶密封条安装在导叶上微凸起一个小圆弧，在多泥沙河流高水头电站中容易引起密封条后表面空蚀。为解决这个问题，导叶密封板上的止水圆弧后仍采用聚氨酯弹性体，可较好地解决导叶加装密封条后产生空蚀的问题，青铜峡水电厂改用导叶密封板后，密封止水和抗空蚀效果较好，与改性聚氨酯底环抗磨板及顶盖抗磨板配合使用，既解决了磨损空蚀问题，又使导叶密封性大大提高。

2.改性聚氨酯弹性体涂层

改性聚氨酯弹性体涂层，是黄科院专门研发的应用于水轮机叶片背面的强气蚀区的涂层。经过多年的应用证明：该涂层除具有良好的抗磨性能外，其优异的抗气蚀性能是其他金属或非金属抗磨蚀材料所不能比拟的。其抗气蚀性能是不锈钢的10倍以上，同时涂层和水轮机叶片结合力强，不易发生剥离和撕裂现象，由于涂层加了耐水剂等助剂，性能稳定，使用寿命长。

改性聚氨酯弹性体涂层施工工艺简单，维修方便，涂层设计厚度为2～6毫米（根据实际情况而定），施工方法分为喷涂法、刷涂法、浇注法等。

3.聚氨酯复合树脂砂浆涂层

聚氨酯复合树脂砂浆抗磨抗气蚀涂层的成分主要包括：聚氨酯弹性体材料、环氧树脂、金刚砂等，是20世纪90年代由黄科院研发的一种优化环氧金刚砂抗磨蚀涂层技术，除抗磨性能比环氧金刚砂涂层提高外，还克服了环氧金刚砂涂层在水机应用中抗气蚀性能差的缺点。该抗磨蚀技术特点是施工工艺简单，施工条件要求不严格，涂层厚度可根据磨损和气蚀情况而定，涂层除具有高效抗磨性能外还有一定的抗气蚀性能。

黄科院于2013年有针对性地采用聚氨酯复合树脂砂浆涂层防护技术和改性聚氨酯弹性体涂层防护技术，分别在7月、10月、11月和12月对万家寨水电站1号至4号机组转轮下环及叶片与下环连接部位正反面气蚀区开展了抗磨防护试验。经过一个检修周期检验后，发现涂层防护效果明显，延长了机组大修周期，大大提高了水轮机的使用寿命和电站发电效益，达到了预期效果，得到了万家寨电站管理局的认可。

同时，针对无法采用传统补焊措施进行修复的气蚀严重的转轮固定止漏环，黄科院采用聚氨酯复合树脂砂浆涂层防护技术对其进行了修复，将在下个检修期后验证试验效果。■