探索环氧玻璃鳞片漆在5号机组蜗壳防腐中的应用,水利水电论文

探索环氧玻璃鳞片漆在5号机组蜗壳防腐中的应用,水利水电论文探寻求索环氧玻璃鳞片漆在5号机组蜗壳防腐中的应用水电站论文：探寻求索环氧玻璃鳞片漆在5号机组蜗壳防腐中的应用内容摘要：针对小浪底水电站蜗壳防腐涂层出现的鼓包、翘皮、脱落等情况,于2021年初次探寻求索将环氧玻璃鳞片漆应用到5号机组蜗壳防腐中。机组经过一年运行后检查,未发现局部脱漆情况,涂层完好,而其余采用环氧沥青漆防腐的机组均出现不同程度的漆面脱落情况,讲明环氧玻璃鳞片起到了良好的防护作用,获得了较好的抗磨蚀效果。本文关键词语:环氧玻璃鳞片;蜗壳;多泥沙;小浪底水电站;蜗壳是水轮机重要部件,以最小的水力损失把水流引向转轮前的导水机构,并使水流均匀而轴对称地进入导水机构。同时,构成一定的速度环量,以提高水能利用率及转轮的运行稳定性。由于多泥沙河流上的水轮机遭到高含沙水流的磨损、空蚀毁坏以及互相耦合作用,蜗壳易磨蚀毁坏,造成母材损失,严重时会毁坏正常水流流态,出现蜗壳透水现象,影响机组安全稳定运行,因而需对蜗壳进行耐磨防护[1,2,3,4,5]。当前国内水电站多采用重防腐漆进行防护,以提高其使用寿命,减少蜗壳维修养护工作量,提高机组的安全运行效率。1蜗壳防腐现在状况小浪底水电站[6]位于黄河干流上,安装有6台30万kW混流式水轮发电机组,水头变化范围为67.91～141.67m,水头变化幅度大。根据黄河水质条件,汛期机组过机含沙量较高,据统计,2021年机组最大过机含沙量达72.85kg/m3。水轮机蜗壳为金属蜗壳,包角345o,进口直径7m,采用高强钢焊接构造,分25节,总质量230t。材质为美国进口VY-2000低碳高强度钢板,钢板厚度19～44mm,采用美国E10018焊条焊接,焊后不需进行热处理。考虑到黄河泥沙磨蚀影响,原设计钢板厚均留有3mm磨蚀余量,且采用环氧沥青漆防腐。随着机组运行年限增长,环氧沥青漆尤其是蜗壳鼻端开场出现鼓包、翘皮、脱落情况,蜗壳母材存在局部磨蚀现象。为提高蜗壳耐磨耐腐能力,小浪底在机组大修期间对蜗壳防腐漆面进行整体修复。2021年之前采用环氧沥青漆进行防腐,但因施工环境、温度、基材处理等与机组安装阶段存在较大差异,故导致底漆与基材的结合力以及漆面平整度缺乏,机组未到大修周期即出现大面积脱落现象。经多方调研咨询,2021年小浪底水电站2号机组大修时初次改用氟碳漆进行防腐,但机组运行不到一年,防腐涂层出现局部脱落情况,防腐效果不佳。2环氧玻璃鳞片的应用探寻求索2.1环氧玻璃鳞片简介鳞片[7]是指金属及其某些无机化合物经物理或化学方式方法处理后,成为一定粒径和厚度的薄片。由于鳞片涂料是多层片状构造,因而能够构成平行叠加的错层厚膜[8](见图1)。图1鳞片防腐示意鉴于其特殊的构造形式,不仅涂层被分割成很多小空间,降低了涂层的收缩应力和膨胀系数,而且使介质迂回渗入,进而延缓了腐蚀介质扩散和侵入基体的途径和时间,因此具有极佳的抗浸透性、抗冲击性、耐磨性和耐腐蚀性,涂层使用寿命可达15a。当前鳞片漆主要包括玻璃鳞片、云母氧化铁鳞片、云母鳞片、石墨鳞片、玄武岩鳞片、不锈钢鳞片、锌铝及合金鳞片等,华而不实玻璃鳞片开发最早、应用最广泛,参加适宜配比的环氧树脂后,即构成环氧玻璃鳞片。因其具有憎水和玻璃鳞片的双重优良性能[9](见表1),故在重防腐领域得到广泛应用,但还未发现应用在水电站金属蜗壳的案例。表1环氧玻璃鳞片性能2.2环氧玻璃鳞片的施工结合小浪底水电站蜗壳防腐以往经历体验,工作人员经过认真研究,制定了周密的施工方案,并在5号机进行了初次应用探寻求索,主要工艺流程见图2。图2蜗壳防腐施工工艺流程2.2.1外表预处理在喷砂前,外表处理应到达下面要求:①没有毛刺、凸起和锯齿等缺陷,假如有的话,应该打磨去除;②没有任何飞溅、焊剂、焊渣和凸起夹片,假如存在,要打磨或铲除掉,使外表良好;③没有灰尘、污物和油脂,当这些污染物存在时,应在喷砂前根据SSPCSP1要求,采用可生物降解水溶性清洁剂进行溶剂清洗;④没有任何涂画,要去除加工装配等标记;⑤在喷砂和涂漆前,锐边和所有粗糙的切割边缘要打磨到半径至少为2mm的圆角。2.2.2外表去油喷砂前,所有油脂残留物或无损探伤所产生的湿润剂要根据美国SSPCSP1标准溶剂清洗进行去除。通常,外表能否存在油脂污染可选择下面检测方式方法进行确定:①用水喷在待涂外表上,若25s内在外表构成水珠,则有油脂等污染物存在;②用粉笔以稳定的压力通过测试区域,粉笔在有油的区域痕迹很淡。针对小面积油脂,可先用铲刀去除重油污,然后用蘸有稀释剂的棉布或钢丝刷擦拭污染外表使油脂充分溶解,最后用干净的棉布擦干;针对大面积油脂,可先用铲刀去除重油污,再将金属清洁剂喷淋到被污染的外表,待清洁剂与油脂反响5min后,用硬毛刷或拖布刷洗油污染的外表,使油脂充分溶解,最后使用清洁淡水将外表冲洗干净。2.2.3去除可溶性盐可溶性盐对涂层配套性能有负面影响,十分在浸没环境中。推荐的外表可溶性盐最大含量(据ISO8502-6和ISO8502-9标准取样和测试)为80mg/m2。可溶性盐测试应在外表处理之后进行。2.2.4外表处理预处理完成后,需进行喷砂处理。喷砂用磨料要枯燥、无油污、清洁无杂物,不能对涂料的性能有影响。磨料的大小要能够产生规定涂料系统要求的粗糙度。中选用钢丸和钢砂进行外表处理时,颗粒直径一般推荐为0.6～1.0mm;中选用非金属磨料时,磨料的颗粒直径一般推荐为0.8～1.2mm。磨料的硬度要大于莫氏六级,所含可溶性盐污染物通常应低于250s/cm。喷砂时,空压机必须安装油水分离器,防止压缩空气混入油、水,使得喷砂后钢材外表造成二次污染。喷枪采用内径8～10mm文丘里喷嘴,与被喷砂构件外表成80～90角,空气输送管内径为30～40mm。喷砂后,外表需要用打磨工具清理至Sa2.5(ISO8501-1),粗糙度为40～70m。喷砂外表应呈现均匀的灰白色金属颜色,任何痕迹仅仅是点状或条纹状。当打磨完成后,处理过的外表要去除残存余留的腐蚀物质和磨料,并检查外表微粒污染物,在涂漆前保持清洁枯燥,需在4h内完成底涂施工。2.2.5预涂在进行涂装前,应对局部喷涂难以严密遮盖部位先进行预涂装,即对焊缝、边缘、各种孔以及构造复杂、较难喷涂到的部位用涂刷刷漆,十分注意刷涂预涂不要留下气孔或漏涂。十分应注意对凹陷处涂严油漆,即漆膜下不能留有任何空气或其他杂质的空穴,必须注意不能有漏涂的地方。2.2.6涂漆防腐涂漆工序依次为:油漆调配喷涂底漆外表枯燥后检查合格喷涂中间漆外表枯燥后检查合格喷涂面漆。2.2.7涂层检验(1)外观检查。涂层应光滑平整,颜色一致,无针孔、气泡、剥落等缺陷。用5～10倍放大镜检查,无微孔者为合格。(2)涂层厚度检查。采用涂层侧厚仪进行侧厚,涂层干膜总厚度600m,偏差5%。(3)涂层附着力检查。根据ISO46242021标准进行拉拔试验,要求试验结果等级为0～1级。现场选取3个位置进行了拉拔试验,试验结果见表2。表2拉拔试验结果所选位置均为施工难度较大的位置,结合力可能较其他位置小,位置1和3出现粘头拉断、面漆完好的情况,考虑到拉拔试验为毁坏性试验,未往下进行,但从试验经过基本可判定位置1和位置3处的真实结合力应大于5MPa,知足试验要求。3结语小浪底水电站于2021年初次探寻求索将环氧玻璃鳞片漆应用到5号机组蜗壳防腐中,机组经过一年运行后检查(期间历经一次低水位、高含沙、长历时、大流量泄洪排沙运行),未发现局部脱漆情况,涂层完好,而其余采用环氧沥青漆防腐的机组均出现不同程度的漆面脱落情况,讲明环氧玻璃鳞片起到了良好的防护作用,获得了较好的抗磨蚀效果,且于2022年底成功推广至1号机组,为小浪底乃至多泥沙河流水电站蜗壳防腐提供了借鉴。以下为参考文献[1]李冠州，谷源泉,吴祥等专利环氧砂浆在西霞院水库泄洪洞中的应用[J].人民黄河,2020,42(增刊2):246-247.[2]李荣来，徐晓楠潘家口蓄能机组2号压力钢管蜗壳防腐施I浅析[J].水电站机电技术,2021,40(12):51-52.[3]李军龙滩水电站金属蜗壳现场防腐[J]红水河,2008,27(2):52-53.[4]柳海鹏复合树脂砂浆性能及在蜗壳耐磨防护中的应用[J].水电站机电技术2021,41(1):57-58.[5]李贵勋,张雷,郑军，等.磨蚀防护技术在水力机械的应用研究[J].水电站机电技术,2021,40(5):21-23.[6]刘钢钢,张延智，刘大双小浪底I程机组主轴密封优化[J]