探索環(huán)氧玻璃鱗片漆在5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中的應(yīng)用,水利水電論文

探索環(huán)氧玻璃鱗片漆在5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中的應(yīng)用,水利水電論文探尋求索環(huán)氧玻璃鱗片漆在5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中的應(yīng)用水電站論文：探尋求索環(huán)氧玻璃鱗片漆在5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中的應(yīng)用內(nèi)容摘要：針對(duì)小浪底水電站蝸殼防腐涂層出現(xiàn)的鼓包、翹皮、脫落等情況,于2021年初次探尋求索將環(huán)氧玻璃鱗片漆應(yīng)用到5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中。機(jī)組經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行后檢查,未發(fā)現(xiàn)局部脫漆情況,涂層完好,而其余采用環(huán)氧瀝青漆防腐的機(jī)組均出現(xiàn)不同程度的漆面脫落情況,講明環(huán)氧玻璃鱗片起到了良好的防護(hù)作用,獲得了較好的抗磨蝕效果。本文關(guān)鍵詞語(yǔ):環(huán)氧玻璃鱗片;蝸殼;多泥沙;小浪底水電站;蝸殼是水輪機(jī)重要部件,以最小的水力損失把水流引向轉(zhuǎn)輪前的導(dǎo)水機(jī)構(gòu),并使水流均勻而軸對(duì)稱地進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。同時(shí),構(gòu)成一定的速度環(huán)量,以提高水能利用率及轉(zhuǎn)輪的運(yùn)行穩(wěn)定性。由于多泥沙河流上的水輪機(jī)遭到高含沙水流的磨損、空蝕毀壞以及互相耦合作用,蝸殼易磨蝕毀壞,造成母材損失,嚴(yán)重時(shí)會(huì)毀壞正常水流流態(tài),出現(xiàn)蝸殼透水現(xiàn)象,影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行,因而需對(duì)蝸殼進(jìn)行耐磨防護(hù)[1,2,3,4,5]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)水電站多采用重防腐漆進(jìn)行防護(hù),以提高其使用壽命,減少蝸殼維修養(yǎng)護(hù)工作量,提高機(jī)組的安全運(yùn)行效率。1蝸殼防腐現(xiàn)在狀況小浪底水電站[6]位于黃河干流上,安裝有6臺(tái)30萬(wàn)kW混流式水輪發(fā)電機(jī)組,水頭變化范圍為67.91～141.67m,水頭變化幅度大。根據(jù)黃河水質(zhì)條件,汛期機(jī)組過(guò)機(jī)含沙量較高,據(jù)統(tǒng)計(jì),2021年機(jī)組最大過(guò)機(jī)含沙量達(dá)72.85kg/m3。水輪機(jī)蝸殼為金屬蝸殼,包角345o,進(jìn)口直徑7m,采用高強(qiáng)鋼焊接構(gòu)造,分25節(jié),總質(zhì)量230t。材質(zhì)為美國(guó)進(jìn)口VY-2000低碳高強(qiáng)度鋼板,鋼板厚度19～44mm,采用美國(guó)E10018焊條焊接,焊后不需進(jìn)行熱處理?？紤]到黃河泥沙磨蝕影響,原設(shè)計(jì)鋼板厚均留有3mm磨蝕余量,且采用環(huán)氧瀝青漆防腐。隨著機(jī)組運(yùn)行年限增長(zhǎng),環(huán)氧瀝青漆尤其是蝸殼鼻端開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)鼓包、翹皮、脫落情況,蝸殼母材存在局部磨蝕現(xiàn)象。為提高蝸殼耐磨耐腐能力,小浪底在機(jī)組大修期間對(duì)蝸殼防腐漆面進(jìn)行整體修復(fù)。2021年之前采用環(huán)氧瀝青漆進(jìn)行防腐,但因施工環(huán)境、溫度、基材處理等與機(jī)組安裝階段存在較大差異,故導(dǎo)致底漆與基材的結(jié)合力以及漆面平整度缺乏,機(jī)組未到大修周期即出現(xiàn)大面積脫落現(xiàn)象。經(jīng)多方調(diào)研咨詢,2021年小浪底水電站2號(hào)機(jī)組大修時(shí)初次改用氟碳漆進(jìn)行防腐,但機(jī)組運(yùn)行不到一年,防腐涂層出現(xiàn)局部脫落情況,防腐效果不佳。2環(huán)氧玻璃鱗片的應(yīng)用探尋求索2.1環(huán)氧玻璃鱗片簡(jiǎn)介鱗片[7]是指金屬及其某些無(wú)機(jī)化合物經(jīng)物理或化學(xué)方式方法處理后,成為一定粒徑和厚度的薄片。由于鱗片涂料是多層片狀構(gòu)造,因而能夠構(gòu)成平行疊加的錯(cuò)層厚膜[8](見(jiàn)圖1)。圖1鱗片防腐示意鑒于其特殊的構(gòu)造形式,不僅涂層被分割成很多小空間,降低了涂層的收縮應(yīng)力和膨脹系數(shù),而且使介質(zhì)迂回滲入,進(jìn)而延緩了腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散和侵入基體的途徑和時(shí)間,因此具有極佳的抗浸透性、抗沖擊性、耐磨性和耐腐蝕性,涂層使用壽命可達(dá)15a。當(dāng)前鱗片漆主要包括玻璃鱗片、云母氧化鐵鱗片、云母鱗片、石墨鱗片、玄武巖鱗片、不銹鋼鱗片、鋅鋁及合金鱗片等,華而不實(shí)玻璃鱗片開(kāi)發(fā)最早、應(yīng)用最廣泛,參加適宜配比的環(huán)氧樹脂后,即構(gòu)成環(huán)氧玻璃鱗片。因其具有憎水和玻璃鱗片的雙重優(yōu)良性能[9](見(jiàn)表1),故在重防腐領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但還未發(fā)現(xiàn)應(yīng)用在水電站金屬蝸殼的案例。表1環(huán)氧玻璃鱗片性能2.2環(huán)氧玻璃鱗片的施工結(jié)合小浪底水電站蝸殼防腐以往經(jīng)歷體驗(yàn),工作人員經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究,制定了周密的施工方案,并在5號(hào)機(jī)進(jìn)行了初次應(yīng)用探尋求索,主要工藝流程見(jiàn)圖2。圖2蝸殼防腐施工工藝流程2.2.1外表預(yù)處理在噴砂前,外表處理應(yīng)到達(dá)下面要求:①?zèng)]有毛刺、凸起和鋸齒等缺陷,假如有的話,應(yīng)該打磨去除;②沒(méi)有任何飛濺、焊劑、焊渣和凸起夾片,假如存在,要打磨或鏟除掉,使外表良好;③沒(méi)有灰塵、污物和油脂,當(dāng)這些污染物存在時(shí),應(yīng)在噴砂前根據(jù)SSPCSP1要求,采用可生物降解水溶性清潔劑進(jìn)行溶劑清洗;④沒(méi)有任何涂畫,要去除加工裝配等標(biāo)記;⑤在噴砂和涂漆前,銳邊和所有粗糙的切割邊緣要打磨到半徑至少為2mm的圓角。2.2.2外表去油噴砂前,所有油脂殘留物或無(wú)損探傷所產(chǎn)生的濕潤(rùn)劑要根據(jù)美國(guó)SSPCSP1標(biāo)準(zhǔn)溶劑清洗進(jìn)行去除。通常,外表能否存在油脂污染可選擇下面檢測(cè)方式方法進(jìn)行確定:①用水噴在待涂外表上,若25s內(nèi)在外表構(gòu)成水珠,則有油脂等污染物存在;②用粉筆以穩(wěn)定的壓力通過(guò)測(cè)試區(qū)域,粉筆在有油的區(qū)域痕跡很淡。針對(duì)小面積油脂,可先用鏟刀去除重油污,然后用蘸有稀釋劑的棉布或鋼絲刷擦拭污染外表使油脂充分溶解,最后用干凈的棉布擦干;針對(duì)大面積油脂,可先用鏟刀去除重油污,再將金屬清潔劑噴淋到被污染的外表,待清潔劑與油脂反響5min后,用硬毛刷或拖布刷洗油污染的外表,使油脂充分溶解,最后使用清潔淡水將外表沖洗干凈。2.2.3去除可溶性鹽可溶性鹽對(duì)涂層配套性能有負(fù)面影響,十分在浸沒(méi)環(huán)境中。推薦的外表可溶性鹽最大含量(據(jù)ISO8502-6和ISO8502-9標(biāo)準(zhǔn)取樣和測(cè)試)為80mg/m2?？扇苄喳}測(cè)試應(yīng)在外表處理之后進(jìn)行。2.2.4外表處理預(yù)處理完成后,需進(jìn)行噴砂處理。噴砂用磨料要枯燥、無(wú)油污、清潔無(wú)雜物,不能對(duì)涂料的性能有影響。磨料的大小要能夠產(chǎn)生規(guī)定涂料系統(tǒng)要求的粗糙度。中選用鋼丸和鋼砂進(jìn)行外表處理時(shí),顆粒直徑一般推薦為0.6～1.0mm;中選用非金屬磨料時(shí),磨料的顆粒直徑一般推薦為0.8～1.2mm。磨料的硬度要大于莫氏六級(jí),所含可溶性鹽污染物通常應(yīng)低于250s/cm。噴砂時(shí),空壓機(jī)必須安裝油水分離器,防止壓縮空氣混入油、水,使得噴砂后鋼材外表造成二次污染。噴槍采用內(nèi)徑8～10mm文丘里噴嘴,與被噴砂構(gòu)件外表成80～90角,空氣輸送管內(nèi)徑為30～40mm。噴砂后,外表需要用打磨工具清理至Sa2.5(ISO8501-1),粗糙度為40～70m。噴砂外表應(yīng)呈現(xiàn)均勻的灰白色金屬顏色,任何痕跡僅僅是點(diǎn)狀或條紋狀。當(dāng)打磨完成后,處理過(guò)的外表要去除殘存余留的腐蝕物質(zhì)和磨料,并檢查外表微粒污染物,在涂漆前保持清潔枯燥,需在4h內(nèi)完成底涂施工。2.2.5預(yù)涂在進(jìn)行涂裝前,應(yīng)對(duì)局部噴涂難以嚴(yán)密遮蓋部位先進(jìn)行預(yù)涂裝,即對(duì)焊縫、邊緣、各種孔以及構(gòu)造復(fù)雜、較難噴涂到的部位用涂刷刷漆,十分注意刷涂預(yù)涂不要留下氣孔或漏涂。十分應(yīng)注意對(duì)凹陷處涂嚴(yán)油漆,即漆膜下不能留有任何空氣或其他雜質(zhì)的空穴,必須注意不能有漏涂的地方。2.2.6涂漆防腐涂漆工序依次為:油漆調(diào)配噴涂底漆外表枯燥后檢查合格噴涂中間漆外表枯燥后檢查合格噴涂面漆。2.2.7涂層檢驗(yàn)(1)外觀檢查。涂層應(yīng)光滑平整,顏色一致,無(wú)針孔、氣泡、剝落等缺陷。用5～10倍放大鏡檢查,無(wú)微孔者為合格。(2)涂層厚度檢查。采用涂層側(cè)厚儀進(jìn)行側(cè)厚,涂層干膜總厚度600m,偏差5%。(3)涂層附著力檢查。根據(jù)ISO46242021標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉拔試驗(yàn),要求試驗(yàn)結(jié)果等級(jí)為0～1級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)選取3個(gè)位置進(jìn)行了拉拔試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。表2拉拔試驗(yàn)結(jié)果所選位置均為施工難度較大的位置,結(jié)合力可能較其他位置小,位置1和3出現(xiàn)粘頭拉斷、面漆完好的情況,考慮到拉拔試驗(yàn)為毀壞性試驗(yàn),未往下進(jìn)行,但從試驗(yàn)經(jīng)過(guò)基本可判定位置1和位置3處的真實(shí)結(jié)合力應(yīng)大于5MPa,知足試驗(yàn)要求。3結(jié)語(yǔ)小浪底水電站于2021年初次探尋求索將環(huán)氧玻璃鱗片漆應(yīng)用到5號(hào)機(jī)組蝸殼防腐中,機(jī)組經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行后檢查(期間歷經(jīng)一次低水位、高含沙、長(zhǎng)歷時(shí)、大流量泄洪排沙運(yùn)行),未發(fā)現(xiàn)局部脫漆情況,涂層完好,而其余采用環(huán)氧瀝青漆防腐的機(jī)組均出現(xiàn)不同程度的漆面脫落情況,講明環(huán)氧玻璃鱗片起到了良好的防護(hù)作用,獲得了較好的抗磨蝕效果,且于2022年底成功推廣至1號(hào)機(jī)組,為小浪底乃至多泥沙河流水電站蝸殼防腐提供了借鑒。以下為參考文獻(xiàn)[1]李冠州，谷源泉,吳祥等專利環(huán)氧砂漿在西霞院水庫(kù)泄洪洞中的應(yīng)用[J].人民黃河,2020,42(增刊2):246-247.[2]李榮來(lái)，徐曉楠潘家口蓄能機(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