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??摘 要：水力机械在工作过程中，难免会出现不同程度的磨蚀问题，而磨蚀问题的出现，无疑会对水力机械的工作状态与性能有着直接影响。因此，为了确保水力机械可以安全、稳定、高效的工作，应提高对抗磨蚀技术在水力机械中的应用的重视与研究，本文也将对此开展有针对性的探讨，以供参考。
??关键词：水力机械；抗磨蚀技术；防护措施
引言
我国拥有者广袤的国土面积，所以水利资源也表现的相对较为丰富，同时对于我国能源结构来说，水力发电在其中有着显著地位。在水利工程中，水力机械是其中不可或缺的设备，但是由于河流中存在较大比重的泥沙量，所以在水力机械工作阶段，将会面临不同的程度的冲蚀磨损，致使水力机械故障概率出现不同程度的提升，极大的影响水力机械的工作质量。因此，为了提高水力机械的工作质量与效率，则必须要对抗磨蚀技术在水力机械中的应用加以研究，并提出有针对性的措施来更有效的解决水力机械磨蚀问题，对促进我国水利工程的发展有着十分重要的意义。
一、分析?磨蚀问题产生的机理
在水力作用下，沙粒会对水力机械进行不断的冲击与擦划，从而导致水力机械的部件出现不同程度的损坏。其中，水力机械的磨蚀程度与多种因素有关，例如，水流特性、含沙量、泥沙颗粒特性以及磨损作用条件等。另外，除了磨损外，空蚀问题的出现，对于水力机械的影响也十分显著。在高频率脉冲水锤的作用下，部件材料表面的疲劳程度将会加剧，导致材料从母体上剥落，严重的影响材料表面的机械性能，最终导致其出现严重的破坏。总之，为了确保水力机械可以高质量的工作，抗磨蚀措施的选择与制定将会显得尤为重要。
二、??常见的抗磨蚀措施
?通过多年的探索研究和实践应用?，?常见的抗冲蚀磨损方法?主要包括?：?水工建筑物的合理布置?，?选择合理的机组参数?，?优化?水力机械过流部件结构和基体材料等?。?
1、水利枢纽的科学布置?
在设计水电站时，要对地形予以充分考虑，并合理的对进口高程、底孔等水工建筑物进行布置，使过机泥沙量尽可能的降低。另外，加大对水库的利用程度，使其可以合理的进行调水调沙、降低过机泥沙的量。例如，三门峡电站在改造后，通过使用降低库水位的防腐，使得过机泥沙出现了显著的降低，为水力机械工作质量的提升以及降低故障率起到了十分关键的作用。
2、?选择合理的机组参数
选择合理的机组运行工况?、?水流速度和安装高程?，?能有效?的降低磨蚀影响?。?水力发电机组运行在非最优工况时?，?易引起?水流流态变化?，?产生空腔汽蚀?；?尾水管压力脉动大?，?引起机组振?动?，?加快磨损速度?，?对此?，?国家标准对各类机组运行都有限制?。?针对这种情况?，?电站机组一般运行在非振动区域或减少振动区?域运行时间?；?在转轮出口设置补气装置?，?对转轮出口涡带中心?低压区进行自然补气?，?在一定程度上降低磨蚀的影响??。?合理的机组参数及控制过流速度是含沙水流电站必须考?虑的关键之一?。
3、?优化水力机械过流部件的结构
优良的设计不仅可以保证流速均匀?，?还避免了脫流和漩涡?现象的产生?，?以防止泥沙磨蚀?。?汤永明等改进转轮叶片出水?边与下环的连接过度?，?使水流流畅?，?不产生加速突变?、?回流和漩?涡?，?改善了水力性能?，?消除局部汽蚀?，?减轻叶片出水边背面和下?环内侧表面的模式损坏?，?提高了转轮的抗磨蚀能力??。?为了减少固体颗粒与过流部件表面的冲击碰撞?，?常采用机?械手段改变流道内的流动状况?，?优化运行工况?，?从而达到提高?水力机械抗磨抗蚀的性能?。?相关科研人员在叶轮进口处增设导轮?，?通过导轮对流体的导向作用来避免固体颗粒在叶轮叶片上的?聚集?，?从而减少叶片磨损的发生?。?近年来?，?还出现了射流调节的方法?，?即在叶轮的后盖板处?加入射流与来流混合?，?使合成的速度与方向向远离后盖板处偏?移?，?从而减少后盖板的磨损?。?同时?，?射流又会导致叶片表面产?生漩涡形成分离的边界层?，?形成一层气垫?，?达到防止叶片磨损?的目的?。
4、优化水力机械基体材料
对材料冲蚀磨损的研究?，?可以从水力机械基体材料选择角?度上减少水力?机?械?中?的?冲?蚀?磨?损?。?初?期?选?用?的?是?高?硬?度?的?Gr?5?Cu?和抗磨蚀疲劳为主的奥?氏?体?不?锈?钢??0Cr?18?Ni?9?Ti。?20??世?纪??70??年?代?国?际?上?广?泛?使?用?马?氏?体?不?锈?钢??0Cr?13?Ni?4?Mo、?0Cr?13?Ni?6?Mo、?0Cr?13?Ni?5?Mo。?2002?年左右又推出含碳量低?、?焊接?性能好的??ZG006Cr?16?Ni?5?Mo，通过长期运行和实验表明?，?较之以?上材料?，?这种材料抗磨蚀性更好?。?通过实验研究发现具有高硬?度?、?强韧性?、?质量均一?、?结晶颗粒细?、?结构致密?、?拉力强?、?疲劳极?限高的综合性能?，?并具有可加工性和可焊性的材料是较为理想?的水力机械使用材料?。
三、抗磨蚀新材料、新工艺的研究
1、?金属焊条堆焊
金属焊条堆焊是目前来说使用率最高的一种方法?，?这种方?法堆焊层硬度高?，?抗泥沙磨损能力强?，?而且使用的设备简单?、?技?术成熟?、?现场施工方便?。?采用的焊条主要有高铬铸铁型?、?高??Cr?-Mn??奥氏体型?、C?r-Ni?奥氏体不锈钢型和低碳马氏体不锈钢?型等?，?其中?0Cr?13?Ni?4?-6MoRe?系列焊条具有?较好的抗磨蚀性能?。?金属焊条堆?焊?使?焊?层?与?基?体?形?成?冶?金?结?合?，?且?结?合?强?度?高?；?但冲淡率大?，?焊层厚不均匀?，?加工余量大?，?对工件基体材料?的可焊性要求高?。?另外?，?经金属焊条堆焊处理的水轮机叶片表?面?，?在堆焊点周围又迅速发生新的空蚀破坏?，?直至堆焊层底部?。?因此?，?金属焊条堆焊不能彻底解决水力机械过流部件浆体冲蚀?磨损的问题?。 2、非金属涂层
非金属涂层包括环氧金刚砂涂层?、?表面聚氨酯弹性涂?层?、?高温复合尼龙?，?这种工艺的特点就是比较经济?。?此类涂层涂抹?在水力机械的?叶?片?上?的?抗?磨?效?果?很?好?，?已?经?成?功?应?用?于?葛?洲坝?、?青铜峡等电站水轮机叶片正面及固定过流部件上?。?涂层?材料工艺要求不高?，?操作简便?，?成本低?，?可应用于大型轴流式及?中低水頭的混流式水轮机中?，?其缺点是该涂层材料抗空蚀能力?不佳?，?不能用于空蚀区?。
3、?合金粉末喷焊
合金粉末的热喷焊是指利用氧气乙炔火焰配合专用喷焊?枪?，?将具有特殊性能的自熔合金粉末喷焊到工件基体表面?，?形?成一层均匀的保护。?在这个过程中?，?由于喷焊层经过重熔过?程?，?所以与基?体?形?成?冶?金?结?合?，?其?结?合?强?度?可?高?达??300～500?MPa，覆层为致密无孔的铸态结晶组织?，?可明显提高过?流?部?件?的抗磨蚀效果?，?且具有节省材料和高效率等优点?。?但是?，?因为?喷涂过程中高?温?容?易?造?成?叶?片?热?变?形?，?喷?涂?层?附?着?力?不?易?掌?握?，?对效率有影响?，?所以很少用于新制造机组的防护?，?一般应用?于老机组的修复改造?。
4、?高速火焰喷涂
高速火焰喷涂?是??20??世?纪??80??年?代?出?现?的?一?种?高?能喷涂方法?。?高速火焰喷涂碳化钨涂层具有高密度?、?高硬度和?优异的抗磨蚀性能?。?该技术可以取得较高的涂层与母材的?结合强度?，?使??WC?涂层有很高的硬度和强度?，?从而提升了抗磨?蚀性能?，?同时由于涂层很薄?，?对叶片型线影响较小?，?不会影响到?水力机械的效率?。?但是?，W?C?涂层却没有较好的塑性和冲击韧?性?，?且在较高强度的空蚀作用下?，?涂层仍会出现分层剥落的现?象?。?加之??WC?喷涂成本较高?、?工程现场实施投资大?，?目前仅限?于在大机组及磨蚀涂层试验机组进行??。
四、结?语
鉴于水力机械在水利工程中有着不可忽视的重要性，所以为了保证水力机械可以高质量的工作，相关人员要对水力机械存在的磨蚀问题予以关注，并采取有针对性的抗磨蚀技术来提升水力机械的工作性能，降低水力机械因磨蚀问题而出现故障的概率，为我国水利工程的发展奠定起坚实的基础。
参考文献
[1]水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望[J].?潘利国.?价值工程.?2016（11）
[2]水利水电工程除险技术研究[J].?许凯.?工程建设与设计.?2017（17）
[3]水利水电工程机电设备运行异常问题及处理[J].?杨金龙.?甘肃农业.?2016（04）
??关键词：水力机械；抗磨蚀技术；防护措施
引言
我国拥有者广袤的国土面积，所以水利资源也表现的相对较为丰富，同时对于我国能源结构来说，水力发电在其中有着显著地位。在水利工程中，水力机械是其中不可或缺的设备，但是由于河流中存在较大比重的泥沙量，所以在水力机械工作阶段，将会面临不同的程度的冲蚀磨损，致使水力机械故障概率出现不同程度的提升，极大的影响水力机械的工作质量。因此，为了提高水力机械的工作质量与效率，则必须要对抗磨蚀技术在水力机械中的应用加以研究，并提出有针对性的措施来更有效的解决水力机械磨蚀问题，对促进我国水利工程的发展有着十分重要的意义。
一、分析?磨蚀问题产生的机理
在水力作用下，沙粒会对水力机械进行不断的冲击与擦划，从而导致水力机械的部件出现不同程度的损坏。其中，水力机械的磨蚀程度与多种因素有关，例如，水流特性、含沙量、泥沙颗粒特性以及磨损作用条件等。另外，除了磨损外，空蚀问题的出现，对于水力机械的影响也十分显著。在高频率脉冲水锤的作用下，部件材料表面的疲劳程度将会加剧，导致材料从母体上剥落，严重的影响材料表面的机械性能，最终导致其出现严重的破坏。总之，为了确保水力机械可以高质量的工作，抗磨蚀措施的选择与制定将会显得尤为重要。
二、??常见的抗磨蚀措施
?通过多年的探索研究和实践应用?，?常见的抗冲蚀磨损方法?主要包括?：?水工建筑物的合理布置?，?选择合理的机组参数?，?优化?水力机械过流部件结构和基体材料等?。?
1、水利枢纽的科学布置?
在设计水电站时，要对地形予以充分考虑，并合理的对进口高程、底孔等水工建筑物进行布置，使过机泥沙量尽可能的降低。另外，加大对水库的利用程度，使其可以合理的进行调水调沙、降低过机泥沙的量。例如，三门峡电站在改造后，通过使用降低库水位的防腐，使得过机泥沙出现了显著的降低，为水力机械工作质量的提升以及降低故障率起到了十分关键的作用。
2、?选择合理的机组参数
选择合理的机组运行工况?、?水流速度和安装高程?，?能有效?的降低磨蚀影响?。?水力发电机组运行在非最优工况时?，?易引起?水流流态变化?，?产生空腔汽蚀?；?尾水管压力脉动大?，?引起机组振?动?，?加快磨损速度?，?对此?，?国家标准对各类机组运行都有限制?。?针对这种情况?，?电站机组一般运行在非振动区域或减少振动区?域运行时间?；?在转轮出口设置补气装置?，?对转轮出口涡带中心?低压区进行自然补气?，?在一定程度上降低磨蚀的影响??。?合理的机组参数及控制过流速度是含沙水流电站必须考?虑的关键之一?。
3、?优化水力机械过流部件的结构
优良的设计不仅可以保证流速均匀?，?还避免了脫流和漩涡?现象的产生?，?以防止泥沙磨蚀?。?汤永明等改进转轮叶片出水?边与下环的连接过度?，?使水流流畅?，?不产生加速突变?、?回流和漩?涡?，?改善了水力性能?，?消除局部汽蚀?，?减轻叶片出水边背面和下?环内侧表面的模式损坏?，?提高了转轮的抗磨蚀能力??。?为了减少固体颗粒与过流部件表面的冲击碰撞?，?常采用机?械手段改变流道内的流动状况?，?优化运行工况?，?从而达到提高?水力机械抗磨抗蚀的性能?。?相关科研人员在叶轮进口处增设导轮?，?通过导轮对流体的导向作用来避免固体颗粒在叶轮叶片上的?聚集?，?从而减少叶片磨损的发生?。?近年来?，?还出现了射流调节的方法?，?即在叶轮的后盖板处?加入射流与来流混合?，?使合成的速度与方向向远离后盖板处偏?移?，?从而减少后盖板的磨损?。?同时?，?射流又会导致叶片表面产?生漩涡形成分离的边界层?，?形成一层气垫?，?达到防止叶片磨损?的目的?。
4、优化水力机械基体材料
对材料冲蚀磨损的研究?，?可以从水力机械基体材料选择角?度上减少水力?机?械?中?的?冲?蚀?磨?损?。?初?期?选?用?的?是?高?硬?度?的?Gr?5?Cu?和抗磨蚀疲劳为主的奥?氏?体?不?锈?钢??0Cr?18?Ni?9?Ti。?20??世?纪??70??年?代?国?际?上?广?泛?使?用?马?氏?体?不?锈?钢??0Cr?13?Ni?4?Mo、?0Cr?13?Ni?6?Mo、?0Cr?13?Ni?5?Mo。?2002?年左右又推出含碳量低?、?焊接?性能好的??ZG006Cr?16?Ni?5?Mo，通过长期运行和实验表明?，?较之以?上材料?，?这种材料抗磨蚀性更好?。?通过实验研究发现具有高硬?度?、?强韧性?、?质量均一?、?结晶颗粒细?、?结构致密?、?拉力强?、?疲劳极?限高的综合性能?，?并具有可加工性和可焊性的材料是较为理想?的水力机械使用材料?。
三、抗磨蚀新材料、新工艺的研究
1、?金属焊条堆焊
金属焊条堆焊是目前来说使用率最高的一种方法?，?这种方?法堆焊层硬度高?，?抗泥沙磨损能力强?，?而且使用的设备简单?、?技?术成熟?、?现场施工方便?。?采用的焊条主要有高铬铸铁型?、?高??Cr?-Mn??奥氏体型?、C?r-Ni?奥氏体不锈钢型和低碳马氏体不锈钢?型等?，?其中?0Cr?13?Ni?4?-6MoRe?系列焊条具有?较好的抗磨蚀性能?。?金属焊条堆?焊?使?焊?层?与?基?体?形?成?冶?金?结?合?，?且?结?合?强?度?高?；?但冲淡率大?，?焊层厚不均匀?，?加工余量大?，?对工件基体材料?的可焊性要求高?。?另外?，?经金属焊条堆焊处理的水轮机叶片表?面?，?在堆焊点周围又迅速发生新的空蚀破坏?，?直至堆焊层底部?。?因此?，?金属焊条堆焊不能彻底解决水力机械过流部件浆体冲蚀?磨损的问题?。 2、非金属涂层
非金属涂层包括环氧金刚砂涂层?、?表面聚氨酯弹性涂?层?、?高温复合尼龙?，?这种工艺的特点就是比较经济?。?此类涂层涂抹?在水力机械的?叶?片?上?的?抗?磨?效?果?很?好?，?已?经?成?功?应?用?于?葛?洲坝?、?青铜峡等电站水轮机叶片正面及固定过流部件上?。?涂层?材料工艺要求不高?，?操作简便?，?成本低?，?可应用于大型轴流式及?中低水頭的混流式水轮机中?，?其缺点是该涂层材料抗空蚀能力?不佳?，?不能用于空蚀区?。
3、?合金粉末喷焊
合金粉末的热喷焊是指利用氧气乙炔火焰配合专用喷焊?枪?，?将具有特殊性能的自熔合金粉末喷焊到工件基体表面?，?形?成一层均匀的保护。?在这个过程中?，?由于喷焊层经过重熔过?程?，?所以与基?体?形?成?冶?金?结?合?，?其?结?合?强?度?可?高?达??300～500?MPa，覆层为致密无孔的铸态结晶组织?，?可明显提高过?流?部?件?的抗磨蚀效果?，?且具有节省材料和高效率等优点?。?但是?，?因为?喷涂过程中高?温?容?易?造?成?叶?片?热?变?形?，?喷?涂?层?附?着?力?不?易?掌?握?，?对效率有影响?，?所以很少用于新制造机组的防护?，?一般应用?于老机组的修复改造?。
4、?高速火焰喷涂
高速火焰喷涂?是??20??世?纪??80??年?代?出?现?的?一?种?高?能喷涂方法?。?高速火焰喷涂碳化钨涂层具有高密度?、?高硬度和?优异的抗磨蚀性能?。?该技术可以取得较高的涂层与母材的?结合强度?，?使??WC?涂层有很高的硬度和强度?，?从而提升了抗磨?蚀性能?，?同时由于涂层很薄?，?对叶片型线影响较小?，?不会影响到?水力机械的效率?。?但是?，W?C?涂层却没有较好的塑性和冲击韧?性?，?且在较高强度的空蚀作用下?，?涂层仍会出现分层剥落的现?象?。?加之??WC?喷涂成本较高?、?工程现场实施投资大?，?目前仅限?于在大机组及磨蚀涂层试验机组进行??。
四、结?语
鉴于水力机械在水利工程中有着不可忽视的重要性，所以为了保证水力机械可以高质量的工作，相关人员要对水力机械存在的磨蚀问题予以关注，并采取有针对性的抗磨蚀技术来提升水力机械的工作性能，降低水力机械因磨蚀问题而出现故障的概率，为我国水利工程的发展奠定起坚实的基础。
参考文献
[1]水力机械抗汽蚀表面防护技术的应用现状及展望[J].?潘利国.?价值工程.?2016（11）
[2]水利水电工程除险技术研究[J].?许凯.?工程建设与设计.?2017（17）
[3]水利水电工程机电设备运行异常问题及处理[J].?杨金龙.?甘肃农业.?2016（04）