高分子复合材料在多泥沙河流水电机组过流部件中的应用
2022-06-09
随着各个学者的不断研究，多年来，相继的出现了很多的防磨蚀的材料，其中比较常见的是环氧金刚砂的技术、尼龙的喷涂技术、金属的热喷涂技术以及高分子材料喷涂技术等等，这些技术和材料在一定的程度上也都取得了一些效果。试验表明：经过高分子材料进行喷涂的过流部件更加具有优良的防磨蚀性能，数据显示，它比不锈钢的防磨蚀性能要提高十倍以上。
1高分子复合材料的制造技术特点
高分子复合材料是指用一种或者集中高分子材料作为基础原料，在必要的机械设备和特定的工艺条件下，使一种或多种的高分子材料在紧密的接触的情况下，增加它们的相容性，再通过一定的物理和化学作用，使其成为兼备其中多种材料特性的复合型高分子材料。
此种材料可以经过不同的填料以及特殊的生产工艺，制成不同的高分子材料，也可以根据不同的用户对于产品的性能、结构特点、生产数量、产品的价格以及使用寿命等特定的因素的要求，更加科学合理地来设计各种高分子复合材料的配方和生产工艺，从而可以保证生产出更加物美价廉和适用的产品，最终的目的是要使其更加的符合用户的实际生产的需要，提高高分子材料的利用率，并降低它的生产成本，使其的使用性能更加可靠。
那么，高分子复合材料在拟订配方的时候，主要是要遵循这样的原则：要根据高性能的通用机械产品和配件的实际应用情况、产品的结构、生产的数量、实际的成本等因素来综合考虑；一般要采用两种或者是两种以上的高分子材料作为它的基础原料，这样做的目的主要是通过发挥各个高分子材料本身的固有特性以及它们之间的相容性，并通过最佳的用量匹配和辅助原料的确定、有效的加工工艺等条件，来确定出最为合理的配方，这样制造出来的复合材料的综合物理机械性能才会更加的优良，制造出来的材料的密封制品才会具有耐磨损、长寿命，并适用于多种介质和温度等情况的特点。
2水电机组过流部件的磨蚀机理
我们都知道，在多泥沙河流中，尤其是在动水的工况之下，高速并且含沙的水流的状态是非常稳定的，那么，水电机组的过流部件在含有泥沙等推移质的高速水流的冲击作用之下，它的腐蚀和磨损通常很容易在某一个固定的位置发生。过流的部件磨蚀的原因和磨损的情况往往是十分复杂的，而且很多情况之下，会出现几种磨蚀同时存在的情况。
其中比较常见的是化学腐蚀，它主要是由于过流部件的金属部件与介质发生的化学作用所产生的腐蚀，一般在这样的作用过程中是没有电流产生的。化学腐蚀往往是由于金属和水中的阴离子之间产生的化学反应。而电化学腐蚀则主要是由于金属的表面与介质所发生的电化学作用而产生的腐蚀，在电化学的作用过程当中会产生一个阴极区和一个阳极区，金属和介质中会有电流的流动产生。
另外，比较常见的还有冲刷磨蚀，它主要是液体的高速流动，使得过流部件与液体中的推移质发生的物理作用而产生的。这种磨蚀往往会在金属的表面上形成槽形、波浪形、峡谷状的凹槽，但一般是没有磨蚀的产物遗留的。
还有一种腐蚀现象是缝隙腐蚀，它一般是发生在处于流体中的金属表面或其他比较屏蔽部位，是一种较为严重的局部腐蚀。发生的主要部位是在金属表面的缝隙之中。
3高分子复合材料在水电机组过流部件上的应用
3.1高分子复合材料在水轮机叶片上的应用
如果用高分子复合材料在水轮机汽蚀磨损比较严重的部位进行涂覆，就会很容易的形成一层耐磨耐汽蚀的涂层，可以起到很好的保护水轮机叶片的作用，经验表明，这种效果还是比较优异的，也是很多的其他材料所不能比拟的。
在早期的时候，往往使用环氧金刚砂材料作为水轮机叶片的耐磨涂层，也起到了一定的效果，但是环氧金刚砂的最大缺点就是抗汽蚀的性能比较差，在水轮机叶片背面的比较严重的汽蚀区，就很难起到应有的效果。
3.2高分子复合材料在水轮机导叶上的应用
高分子复合材料作为水轮机导叶的密封条，在很长的一段时间内基本上已经取代了之前所使用的橡胶密封条，这也是高分子复合材料的更加优异的机械性能及耐磨耐蚀的性能所决定的。经验表明，高分子复合材料在水轮机的导叶上，在水中浸泡五年以上，其性能的下降也不会超过10%，而在五十多年以后才有可能会发生分解。
3.3高分子复合材料在水轮机底环和顶盖上的应用
水轮机的底环抗磨板和顶盖一般是用碳钢或者是不锈钢制造的，这样的材料在多泥沙的河流当中往往会受到比较严重的磨损和汽蚀。那么，为了避免这种情况的发生，在早期的时候，一般采用尼龙抗磨板来代替金属板，这样会使部件具有一定的抗磨强度，但是效果并不是很理想。高分子复合材料与其他的材料相比，抗磨板的效果更好，抗磨和抗汽蚀的性能也要优异得多，而且一般情况下会是金属抗磨板使用寿命的五倍以上。
4结语
在多泥沙的河流当中，水电机组的过流部件的使用寿命主要是看其受到磨蚀的程度怎么样，实践表明：水电机组的过流部件在经过高分子复合材料的防磨蚀处理之后，明显的具有更加优良的抗磨蚀效果，成功的提高了过流部件的使用寿命，所以会逐渐的成为多泥沙河流上所运行的水电机组更加理想的新型的防磨蚀材料。
参考文献
[1]班玉红，吴兆山，孔建等.聚醚醚酮复合材料的性能及在通用机械中的应用[J].流体机械，2009（5）.
[2]李振环，杨家义，孔建.液压隔膜计量泵用隔膜组件的制造技术[R].无锡：中国国际氟塑料加工发展论坛，2009.
1高分子复合材料的制造技术特点
高分子复合材料是指用一种或者集中高分子材料作为基础原料，在必要的机械设备和特定的工艺条件下，使一种或多种的高分子材料在紧密的接触的情况下，增加它们的相容性，再通过一定的物理和化学作用，使其成为兼备其中多种材料特性的复合型高分子材料。
此种材料可以经过不同的填料以及特殊的生产工艺，制成不同的高分子材料，也可以根据不同的用户对于产品的性能、结构特点、生产数量、产品的价格以及使用寿命等特定的因素的要求，更加科学合理地来设计各种高分子复合材料的配方和生产工艺，从而可以保证生产出更加物美价廉和适用的产品，最终的目的是要使其更加的符合用户的实际生产的需要，提高高分子材料的利用率，并降低它的生产成本，使其的使用性能更加可靠。
那么，高分子复合材料在拟订配方的时候，主要是要遵循这样的原则：要根据高性能的通用机械产品和配件的实际应用情况、产品的结构、生产的数量、实际的成本等因素来综合考虑；一般要采用两种或者是两种以上的高分子材料作为它的基础原料，这样做的目的主要是通过发挥各个高分子材料本身的固有特性以及它们之间的相容性，并通过最佳的用量匹配和辅助原料的确定、有效的加工工艺等条件，来确定出最为合理的配方，这样制造出来的复合材料的综合物理机械性能才会更加的优良，制造出来的材料的密封制品才会具有耐磨损、长寿命，并适用于多种介质和温度等情况的特点。
2水电机组过流部件的磨蚀机理
我们都知道，在多泥沙河流中，尤其是在动水的工况之下，高速并且含沙的水流的状态是非常稳定的，那么，水电机组的过流部件在含有泥沙等推移质的高速水流的冲击作用之下，它的腐蚀和磨损通常很容易在某一个固定的位置发生。过流的部件磨蚀的原因和磨损的情况往往是十分复杂的，而且很多情况之下，会出现几种磨蚀同时存在的情况。
其中比较常见的是化学腐蚀，它主要是由于过流部件的金属部件与介质发生的化学作用所产生的腐蚀，一般在这样的作用过程中是没有电流产生的。化学腐蚀往往是由于金属和水中的阴离子之间产生的化学反应。而电化学腐蚀则主要是由于金属的表面与介质所发生的电化学作用而产生的腐蚀，在电化学的作用过程当中会产生一个阴极区和一个阳极区，金属和介质中会有电流的流动产生。
另外，比较常见的还有冲刷磨蚀，它主要是液体的高速流动，使得过流部件与液体中的推移质发生的物理作用而产生的。这种磨蚀往往会在金属的表面上形成槽形、波浪形、峡谷状的凹槽，但一般是没有磨蚀的产物遗留的。
还有一种腐蚀现象是缝隙腐蚀，它一般是发生在处于流体中的金属表面或其他比较屏蔽部位，是一种较为严重的局部腐蚀。发生的主要部位是在金属表面的缝隙之中。
3高分子复合材料在水电机组过流部件上的应用
3.1高分子复合材料在水轮机叶片上的应用
如果用高分子复合材料在水轮机汽蚀磨损比较严重的部位进行涂覆，就会很容易的形成一层耐磨耐汽蚀的涂层，可以起到很好的保护水轮机叶片的作用，经验表明，这种效果还是比较优异的，也是很多的其他材料所不能比拟的。
在早期的时候，往往使用环氧金刚砂材料作为水轮机叶片的耐磨涂层，也起到了一定的效果，但是环氧金刚砂的最大缺点就是抗汽蚀的性能比较差，在水轮机叶片背面的比较严重的汽蚀区，就很难起到应有的效果。
3.2高分子复合材料在水轮机导叶上的应用
高分子复合材料作为水轮机导叶的密封条，在很长的一段时间内基本上已经取代了之前所使用的橡胶密封条，这也是高分子复合材料的更加优异的机械性能及耐磨耐蚀的性能所决定的。经验表明，高分子复合材料在水轮机的导叶上，在水中浸泡五年以上，其性能的下降也不会超过10%，而在五十多年以后才有可能会发生分解。
3.3高分子复合材料在水轮机底环和顶盖上的应用
水轮机的底环抗磨板和顶盖一般是用碳钢或者是不锈钢制造的，这样的材料在多泥沙的河流当中往往会受到比较严重的磨损和汽蚀。那么，为了避免这种情况的发生，在早期的时候，一般采用尼龙抗磨板来代替金属板，这样会使部件具有一定的抗磨强度，但是效果并不是很理想。高分子复合材料与其他的材料相比，抗磨板的效果更好，抗磨和抗汽蚀的性能也要优异得多，而且一般情况下会是金属抗磨板使用寿命的五倍以上。
4结语
在多泥沙的河流当中，水电机组的过流部件的使用寿命主要是看其受到磨蚀的程度怎么样，实践表明：水电机组的过流部件在经过高分子复合材料的防磨蚀处理之后，明显的具有更加优良的抗磨蚀效果，成功的提高了过流部件的使用寿命，所以会逐渐的成为多泥沙河流上所运行的水电机组更加理想的新型的防磨蚀材料。
参考文献
[1]班玉红，吴兆山，孔建等.聚醚醚酮复合材料的性能及在通用机械中的应用[J].流体机械，2009（5）.
[2]李振环，杨家义，孔建.液压隔膜计量泵用隔膜组件的制造技术[R].无锡：中国国际氟塑料加工发展论坛，2009.