关于大型水泵汽蚀修复和预防措施的探讨

张全礼

（甘肃省景泰川电力提灌管理局，甘肃景泰730400）

我国从20世纪60年代开始研究表面防护材料及其技术，目前开发研究了一系列防护材料，比如环氧树脂、橡胶、聚氨酯、尼龙复合涂层等，但是现有技术不能让涂层和铸件很好结合，生产的涂层容易老化，且生产工艺复杂，达不到抗汽蚀破坏的预期效果。本文介绍了几种适合水泵汽蚀侵蚀破坏修复和预防的材料及其加工方法。

1 焊补修复

水泵叶轮的口环部位是水泵高压空腔和低压空腔的间隔部分，在水泵长期工作时，有一部分高压空腔水高速通过口环部位的间隙返回到泵腔的低压区，造成该部位冲刷，最终导致水泵效率下降，因此该部位是补修的重要部位。此外，叶轮出水叶片的外缘因长期受到水流的冲刷，叶片长度变短，对水泵的出水效率影响较大，应及时焊补，保证水泵工作效率。

焊补前，首先要进行汽蚀破坏情况的测试工作。侵蚀面积可以用涂色翻印法测量，在侵蚀区周边涂刷墨汁等着色材料，待涂料干燥前用纸印下，再将纸放在方格玻璃板下，用数格的方法求出面积。将每块叠加起来，得到每一叶片和整个叶轮的侵蚀面积，然后用探针测出破坏区深度。表面损坏的叶轮会失去动平衡，为了弥补缺失部分的重量，把胶泥涂在缺失区，最后通过胶泥的体积换算焊补的比量。同时，除去侵蚀部位污渍，并进行铲削处理[1]。对于穿孔严重的叶片出水边，可事先做出样板，成块割下，按样板尺寸用中碳钢进行复制，然后再拼焊在叶片上。

修补焊接后，叶片各部位应无裂纹，表面应光滑，无凹凸不平之处，不得有深度超过0.5 mm、坡口和夹纹长度超过50 mm的沟槽。叶轮应做静平衡试验，消除不平衡重量。当叶片外缘被损坏时，其与叶轮的间隙补焊完成后应保证原有设计间隙值。

1.1 冷焊

冷焊只能用于对焊缝要求不严或者受力不大的部位，开始焊接前，为了避免裂缝扩展，应将裂缝两端钻孔，然后沿着裂缝将两侧铲成坡形，以便焊透。如果焊件的厚度大于20 mm，一般应将焊件的裂缝铲成“X”形坡口，必须选用生铁焊条，焊接时应分段分层堆焊，及时清除表面杂质。为了消除焊接的内应力，每焊一段应及时用手锤锤击。

1.2 热焊

热焊适用于受力较大的部位，在焊接前必须预热，将铸件加热到600～750℃，等铸件发红时，将施焊部位露出，其他部位用保温材料包裹起来，再实施焊接。焊接结束后，焊件应自然缓慢冷却。

2 非金属材料涂敷

非金属材料涂敷主要以复合环氧树脂涂层为主，环氧树脂是一种快速黏合的材料，操作方便。涂护前应用专用的石英砂喷枪将损坏面的铁锈及泥沙清除干净，再用丙酮或三氯乙烯等清洗剂擦拭，配合环氧树脂固化剂一起来使用。如果把环氧树脂粘合在直立面或者倒挂面，为避免黏合物位移，需使用502胶水。涂胶后，常温下2～6 h固化，环境温度越高，固化时间越短，阴冷潮湿天气需加热至15～25℃的环境温度使用。因环氧树脂涂护操作相对简单，且固化效果好，因此在水泵的汽蚀修补中得到了广泛的应用，但环氧树脂涂护耐久性一般在500 h，之后便产生剥落现象。

3 合金粉末喷焊

合金粉末喷焊技术是对金属表面进行强化的一种新技术，以提高零件的耐磨性为主要目的，它的原理是运用乙炔焰的热量将合金粉末加热，直至半熔融状态甚至是液态后，通过喷枪高速喷涂在经过修复和清洁粗糙化的泵体表面，使其表面形成薄而均匀致密的金属或合金焊层，使工作表面获得耐磨、耐蚀的保护层，以达到修复和强化的目的。由于金属粉末不受加工成型的限制，同时粉末的粒径可以随着工艺条件的不同而调节，合金材料由钨、钼、络、镍、钛等材料组成，其特点是硬度高，涂层厚度可以控制在0.5～0.8 mm。喷涂层和基体材料采用冶金结合，结合力大于表面焊接，硬度可达60～70 HRC，耐磨，耐蚀性能优于不锈钢，并且脱落不了。因此，合金粉末喷涂法具有节约材料、节省能源、缩短工时、延长使用寿命等特点，目前是水泵汽蚀修复的最好方法，也是预防汽蚀的最好办法之一。

4 激光熔覆技术

随着科技的进步，新技术、新发明不断涌现出来，20世纪70年代出现了激光熔覆技术，当时只是在理论和实验的初期阶段，没有得到长足发展。自20世纪80年代以来，科技的进步使激光熔覆技术得到了切实应用，这项技术利用覆盖在母材表面的金属微粒，通过激光的高温将金属微粒与母材表面融化为一体，在表面形成一层坚硬的化合物，这层化合物能显著改善基体材料表面耐磨、耐蚀、抗氧化等性能。该技术研究的重点集中在改善工件表面物理、机械、化学、电特性等性能上，操作简单易行，工作效率高，市场前景广阔。实验证明，采用激光熔覆工艺处理的水泵表面的抗气蚀性能比喷焊处理的要高出30%～50%。

5 高分子化合物涂层

高分子涂层材料在近几年大量应用于水泵制造和修理中，这项技术可以改变工件表面单一材料性能，用高分子化合物作为涂层改变机件表面的物理和化学性能，达到设备抗蚀、抗腐、抗震的效果[2]。利用高分子化合物涂层来修复汽蚀表面效果很好，以下是几种常用的高分子化合物。

5.1 Devcon涂覆系列材料

该系列材料是美国Devcon公司的专利产品，该公司推出了一系列涂覆产品，涉及电子产品、金属机械、民用产品、国防军工等。其中钛合金修复剂、磨砂陶瓷修复剂、韧性钢修复剂和Flexane修补剂用于消除水泵的气蚀现象，固化后的肖氏硬度达到85～87 HRC。柔性修复剂固化后，形成半硬橡胶层，可抵抗气蚀和磨蚀[3]。可塑钢修补剂与金属材料有良好的粘接能力，混合后可在常温下固化，形成坚硬耐用的物体，耐腐蚀、耐冲刷、耐汽蚀，是在条件不允许常规焊接时，取代常规焊接方法的理想材料。

5.2 贝尔佐纳产品和技术

贝尔佐纳（Belzona）作为高分子聚合物修复技术的先驱，在世界各地各行业中的应用已经成熟。20世纪80年代中期，在我国原化工部的强力推荐下，贝尔佐纳技术首先在吉林化学工业公司开始使用。

6 结束语

使用先进的材料和修复技术来修复和防止水泵的气蚀，具有巨大的经济效益和深远的社会影响。喷焊、激光加工、聚合物涂层等多种新技术可以修复和防止大型水泵的气蚀损坏问题，延长水泵的使用寿命，提高工作效率，在今后的工作和生产中应大力推广应用。