技术领域：
[0001] 本
发明涉及水轮机技术领域，具体为一种水轮机抗气蚀节能改造的方法。背景技术：
[0002] 水轮机过流部件由于长时间工作受泥沙冲刷，以及磨蚀和气蚀状况的同时存在且相互促进，尤其在水轮机
叶片根部和尾水管
位置磨蚀和气蚀状况更加严重。磨蚀和气蚀会降低水轮机的出
力和效率，严重的会引起叶片穿孔，机组产生强烈的振动、噪音及负荷
波动，导致机组不能安全稳定运行。
[0003] 现行针对水轮机受磨蚀和气蚀部件一般的处理办法是在水轮机机组大修时，对较轻的气蚀和磨蚀部位采用堆焊或者金属
热喷涂法予以修补，较大的气蚀坑没有太多的办法。由于水轮机是
水电站设备的核心，停机维修成本高，行业内急需一种能增加水轮机抗气蚀或磨蚀能力，延长大修期的技术方案。发明内容：
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种水轮机抗气蚀节能改造方法，用于修复水轮机受磨蚀和气蚀部件，进而提高水轮机抗气蚀和磨蚀能力，延长大修期。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的一种水轮机抗气蚀节能改造方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一、对整个
转轮、叶片和尾水管
内衬做
喷砂处理，要求达Sa2.5级；
[0007] 步骤二、采用含
钛不锈
钢镶补法或植钉后
刮涂聚
氨酯弹性体法修复水轮机转轮、叶片和尾水管内衬的气蚀坑；
[0008] 本步骤中所述含钛
不锈钢镶补法包括如下步骤：
[0009] a.清洁经喷砂处理的大的气蚀坑；
[0010] b.取一张纸贴在气蚀坑上，用笔绘出气蚀坑轮廓；
[0011] c.按纸绘图案制作321钛不锈钢备件，备件尺寸应小于图案，以便于安装；
[0012] d.在坑内用攻丝法或紧固定法植入数根螺杆，螺杆间距不超过30mm，同时在对应的含钛不锈钢备件上钻好对应的孔；
[0013] e.用纳塑钢8201环
氧成型修复材料填充整个气蚀坑；
[0014] f.安装含钛不锈钢备件，锯掉多余的螺杆并将其端头与含钛不锈钢备件
焊接；
[0015] g.将含钛不锈钢边缘用纳塑钢8201环氧成型修复材料予以修复；
[0016] 本步骤中所述的刮涂植钉聚氨酯弹性体法包括如下步骤：
[0017] a.清洁气蚀区域；
[0018] b.用碰焊的方式将特定形状的碰钉焊接在气蚀区域，焊接碰钉
密度为每平米600-1000个；
[0019] c.喷涂
溶剂型环氧聚酰胺底涂于气蚀或磨蚀区域；
[0020] d.涂刮纳塑钢聚氨酯弹性体修复材料；
[0021] e.待聚氨酯弹性体干燥后，
修剪多余材料，完成修复；
[0022] 步骤三、
涂装纳塑钢8103耐磨抗气蚀涂层和纳塑钢8102超滑涂层；
[0023] 本方法中所述纳塑钢聚氨酯弹性体，各组分
质量百分比为：
[0024]
[0025]
[0026] 本方法所纳塑钢8201成型修复材料各组分质量百分比为：
[0027]
[0028] 本方法所述涂装的纳塑钢8103耐磨抗气蚀涂层各组分质量百分比为：
[0029]
[0030] 本方法所述的纳塑钢8102超滑涂层各组分质量百分比为：
[0031]
[0032]
[0033] 本发明所述纳塑钢8102产品符合
饮用水卫生要求。
[0034] 在上述改造方案中，抗气蚀涂层和超滑涂层的涂装区域包括转轮、叶片和尾水管内衬，但不包括聚氨酯弹性体修复的区域。
[0035] 在上述改造方案中，第一道涂料为耐磨抗气蚀涂层，第二道为超滑涂层，总厚度为400-600微米。
[0036] 本发明的积极效果在于：本发明提供了两种较为安全可靠的气蚀修复手段，这两种手段分别采用了高性能的含钛不锈钢和聚氨酯弹性材料，其和水轮机的基材相比具有较大的强度韧性，抵抗气蚀和磨蚀的能力远超过水轮机基材。
[0037] 通过上述两种手段修复后的水轮机，可以把气蚀磨蚀的问题转变为更换含钛不锈钢备件或者重新刮涂聚氨酯弹性体，而不会损坏水轮机本体。由于整个施工过程中都在常温操作，不会像金属
热喷涂和堆焊那样造成热
应力，影响修复效果。
[0038] 在气蚀磨蚀最严重的区域修复采用的都是安全的固定方式(螺杆焊接、植钉)，保证含钛不锈钢板和聚氨酯弹性体不会脱落，保证了修复效果。
[0039] 通过对水轮机气蚀区进行修复后进行纳塑钢高分子抗气蚀涂层和超滑涂层的涂装，干燥后的涂层不仅能够保护设备防止
腐蚀、气蚀、磨蚀，同时还能提高设备的效率，节约
能源。
[0040] 由于气蚀和磨蚀的共生并且相互促进，纳塑钢8102超滑涂层能使水轮机过流面的光滑度增加，也就减少了因过流表面凹凸不平而引起的脱流局部气蚀。由于气泡的减少增加了水轮机的过流量，因而提高了效率。
[0041] 另外由于纳塑钢8102超滑涂层能减少
流体在输送过程中的边界
湍流，相当于减小了流体在水轮机过流面的摩擦，
水头的摩擦损耗变小，又使水轮机效率提高。
[0042] 纳塑钢8102超滑涂层由液体环氧
树脂、有机多胺
固化剂、纳米润滑减阻剂、其它颜填料组成。配方中的纳米润滑减阻剂属超滑涂层技术的核心，
纳米粒子不仅具有增强作用，还具有高的疏水和缝隙自修复功能，提供了涂层的持久超滑节能功效。
[0043] 纳塑钢8103抗气蚀涂层特殊的海岛两相分子设计使其有较强的抗磨抗气蚀能力，该涂层由低分子量液体
环氧树脂、有机多胺固化剂、活性耐磨颜填料、活性增韧剂配制而成。首先低分子量液体环氧树脂、有机多胺交联形成的涂膜具有高的交联密度，涂层不含任何溶剂，保证了涂层的机械强度；活性颜填料由于能和固化剂进行化学交联，增强效果尤为显著；活性增韧剂使干燥后的涂层形成海岛结构，能对高压气泡和刚性粒子的冲刷形成缓冲效果，增加了涂层的抗气蚀和抗磨蚀性。纳塑钢8103抗气蚀涂层和纳塑钢8102超滑涂层可以根据实际情况
叠加使用或者分区使用。
[0044] 以下为本发明所涉及到的材料的典型性能，应用配方如下：
[0045] 本方法中所述纳塑钢聚氨酯弹性体，各组分质量百分比为：
[0046] 配方1.1
[0047]
[0048] 性能参数：
[0049]
[0050] 配方1.2
[0051]
[0052] 性能参数：
[0053]
[0054]
[0055] 配方1.3
[0056]
[0057] 性能参数：
[0058]
[0059] 本方法所述的纳塑钢8201成型修复材料各组分质量百分比为：
[0060] 配方2.1
[0061]
[0062]
[0063] 性能参数：
[0064] 测试项目 测试数据 测试方法
[0065] 剪切强度 150kg/cm2 ASTM D 1002
[0066] 抗压强度 900kg/cm2 ASTM D 695
[0067] 抗磨损性 50mg/1000r ASTM D 4060
[0068] 配方2.2
[0069]
[0070] 性能参数：
[0071] 测试项目 测试数据 测试方法2
[0072] 剪切强度 130kg/cm ASTM D 10022
[0073] 抗压强度 802kg/cm ASTM D 695
[0074] 抗磨损性 75mg/1000r ASTM D 4060
[0075] 配方2.3
[0076]
[0077] 性能参数：
[0078] 测试项目 测试数据 测试方法
[0079] 剪切强度 141kg/cm2 ASTM D 1002
[0080] 抗压强度 850kg/cm2 ASTM D 695
[0081] 抗磨损性 59mg/1000r ASTM D 4060
[0082] 本方法所述涂装的纳塑钢8103耐磨抗气蚀涂层各组分质量百分比为：
[0083] 配方3.1
[0084]
[0085]
[0086] 测试项目 测试数据 测试方法
[0087] 剪切强度 160kg/cm2 ASTM D 1002
[0088] 抗压强度 950kg/cm2 ASTM D 695
[0089] 抗磨损性 47mg/1000r ASTM D 4060
[0090] 配方3.2
[0091]
[0092] 测试项目 测试数据 测试方法
[0093] 剪切强度 135kg/cm2 ASTM D 1002
[0094] 抗压强度 875kg/cm2 ASTM D 695
[0095] 抗磨损性 55mg/1000r ASTM D 4060
[0096] 配方3.3
[0097]
[0098]
[0099] 测试项目 测试数据 测试方法
[0100] 剪切强度 181kg/cm2 ASTM D 1002
[0101] 抗压强度 1020kg/cm2 ASTM D 695
[0102] 抗磨损性 37mg/1000r ASTM D 4060
[0103] 本方法所述的纳塑钢8102各组分质量百分比为：
[0104] 配方4.1
[0105]
[0106] 测试项目 测试数据 测试方法2
[0107] 剪切强度 179kg/cm ASTM D 10022
[0108] 抗压强度 970kg/cm ASTM D 695
[0109] 抗磨损性 38mg/1000r ASTM D 4060
[0110] 配方4.2
[0111]
[0112] 测试项目 测试数据 测试方法
[0113] 剪切强度 170kg/cm2 ASTM D 1002
[0114] 抗压强度 900kg/cm2 ASTM D 695
[0115] 抗磨损性 42mg/1000r ASTM D 4060
[0116] 配方4.3
[0117]
[0118] 测试项目 测试数据 测试方法
[0119] 剪切强度 205kg/cm2 ASTM D 1002
[0120] 抗压强度 1305kg/cm2 ASTM D 695
[0121] 抗磨损性 31mg/1000r ASTM D 4060具体实施方式：
[0122] 本发明提供的一种水轮机抗气蚀节能改造方法，包括如下步骤：
[0123] 步骤一、对整个转轮和叶片做喷砂处理，要求达Sa2.5级；
[0124] 步骤二、采用含钛不锈钢镶补法或刮涂植钉聚氨酯弹性体法修复水轮机转轮、叶片和尾水管内衬的气蚀坑；
[0125] 本步骤中所述含钛不锈钢镶补法包括如下步骤：
[0126] a.清洁经喷砂处理的大的气蚀坑；
[0127] b.取一张纸贴在气蚀坑上，用笔绘出气蚀坑轮廓；
[0128] c.按纸绘图案制作321钛不锈钢备件，备件尺寸应小于图案，以便于安装；
[0129] d.在坑内用攻丝法或紧固定法植入数根螺杆，螺杆间距不超过30mm，同时[0130] 在对应的含钛不锈钢备件上钻好对应的孔；
[0131] e.用纳塑钢8201环氧成型修复材料填充整个气蚀坑；
[0132] f.安装含钛不锈钢备件，锯掉多余的螺杆并将其端头与含钛不锈钢备件焊接；
[0133] g.将含钛不锈钢边缘用纳塑钢8201环氧成型修复材料予以修复；
[0134] 本步骤中所述的刮涂植钉聚氨酯弹性体法包括如下步骤：
[0135] a.清洁气蚀区域；
[0136] b.用碰焊的方式将特定形状的碰钉焊接在气蚀区域，焊接碰钉密度为每平米600-1000个；
[0137] c.喷涂溶剂型环氧聚酰胺底涂于气蚀或磨蚀区域；
[0138] d.涂刮纳塑钢聚氨酯弹性体修复材料；
[0139] e.待聚氨酯弹性体干燥后，修剪多余材料，完成修复；
[0140] 步骤三、涂装纳塑钢8103耐磨抗气蚀涂层和纳塑钢8102超滑涂层；
[0141] 本方法中所述纳塑钢聚氨酯弹性体，各组分质量百分比为：
[0142]
[0143] 本方法所述的纳塑钢8201成型修复材料各组分质量百分比为：
[0144]
[0145] 本方法所述涂装的纳塑钢8103耐磨抗气蚀涂层各组分质量百分比为：
[0146]
[0147] 本方法所述的纳塑钢8102各组分质量百分比为：
[0148]
