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水轮机防汽蚀的热处理工艺
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水轮机防汽蚀的热处理工艺

来源: 2018/9/20 15:42:05      点击:

下面主要讲述一下热处理在防汽蚀方面的作用。水轮机是由金属材料制成,所以金属材料的抗蚀性能十分重要。例如金属材料的硬度、极限拉伸度、弹性及晶粒的性质。 
 

  金属材料的性能不仅与成份有关,而且与其组成元素间的相互结合方式、形态及分布即与其内部组织结构也有关。同一成份的金属材料也可以通过改变其内部组织结构以改变其机械性能。例如钢在热处理工艺后可改变其内部的组织结构来改变其机械性能。 

  钢的热处理是将钢在固体状态下,通过加热、保温、冷却的方法,改变其内部组织结构,从而获得所需机械性能的一种操作工艺。热处理可分为普通热处理和表面热处理两大类。普通热处理又分退火、正火、淬火、回火。 

  由于汽蚀浸蚀是一个疲劳的过程,金属材料逐渐由韧性状态转变到脆性状态,其持久极限值也逐渐下降。要使水轮机产生超过屈服点的塑性变形直至破坏,则水轮机遭受到水锤效应产生的水击压力必须超过其屈服点,否则即使水轮机过流部件遭受到无限多次汽泡溃裂产生水锤效应的打击作用,金属材料也不会产生机械破坏。以上说明汽蚀对水轮机过流部件的浸蚀是有潜伏期的,且潜伏期就是水轮机过流部件的疲劳过程,即金属材料持久极限屈服点降至水锤效应产生水击压力值以下的这段时间。如果在汽蚀浸蚀的潜伏期内对水轮机过流部件进行调质处理使金属材料重新获得抗汽蚀的机械性能,可使金属材料避免遭受塑性变形直至破坏。 

  尺寸大的转轮叶片难以进行整体加温,可采取局部热处理或表面热处理。在转轮叶片汽蚀浸蚀比较严重的部位进行淬火,利用氧气和乙炔火焰,或高频感应电流将汽蚀浸蚀严重的部位快速加热到淬火温度,不等热量传到内部就立即冷却。由于冷却速度不一致会产生内应力,所以要进行回火处理。这样使汽蚀侵蚀严重部位提高了抗蚀性能,也避免了整体热处理的大量工作。 

  热处理工艺不仅使用于此,在转轮叶片制造和对已经形成金属破坏的转轮叶片进行修补时也可得到广泛的应用。 

  在工厂制造转轮叶片时,将转轮与叶片分别铸造后再与转轮体进行焊接。在焊接过程中由于冷却速度不一致,导致产生热应力和奥氏体转变成马氏体过程中体积膨胀产生的组织应力。所以要对焊接后的转轮进行去应力退火,其目的是消除铸件、锻件及焊接的内应力,防止在以后的运行过程中产生变形和裂纹。在转轮的制造过程中,如有条件还可以进行表面化学热处理。表面化学热处理是将转轮叶片放在化学介质中,通过加热和保温,使介质中的某些元素渗入叶片金属表面,改变表面层材料的化学元素成份,从而改变表层性能的方法。对于含Cr、Mo、V等合金元素的中碳合金钢,进行渗氮处理。将氮原子渗入到零件的表层,氮原子渗入钢中能与合金元素形成高硬度的氮化物,从而提高表层的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。