2022水力機(jī)械材料磨損試驗(yàn)方法

水力機(jī)械材料磨損試驗(yàn)方法II目 次前 言 III引言 IV范圍 1規(guī)范引用件 1術(shù)語定義 1試驗(yàn)法與驗(yàn)條選擇原則 2試驗(yàn)法及量 3一規(guī)定 3圓式磨試驗(yàn) 3作原理 3驗(yàn)裝參數(shù) 4件布方式 4損量量方法 4旋噴射損試驗(yàn) 6作原理 6驗(yàn)裝主要數(shù) 7件布方式 7損量量方法 7流相速度算 8參測量 8驗(yàn)時(shí)間 8驗(yàn)流速 9沙量 9沙特分析 9它參測量 10磨損估與價(jià) 10磨預(yù)估 10損計(jì)算 10驗(yàn)結(jié)果 10IIII損預(yù)估 126.2相抗磨評價(jià) 13附錄A（資料附錄程應(yīng)用例 15工概況 15機(jī)主要數(shù) 15電泥沙料 15試方法試驗(yàn)果 15建后泥磨損估算 16主磨損位的量估算 16圖1圓式損驗(yàn)置示圖 4圖2扇試加圖 5圖3測值線 6圖4旋噴磨試裝置意圖 7圖5測布示圖 8圖6磨量量果 8圖73材磨率周速的系 11圖8材料0Cr13Ni5Mo磨損與沙徑關(guān)系 1111水力機(jī)械材料磨損試驗(yàn)方法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了進(jìn)行水力機(jī)械材料磨損試驗(yàn)的有關(guān)技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)適用于水力機(jī)械過流部件材料在含沙水流條件下抗泥沙磨損性能的測定與評價(jià)以及在工程應(yīng)用中的磨損預(yù)估。（）GB/T2900.45GB/T29403反擊式水輪機(jī)泥沙磨損技術(shù)導(dǎo)則GB/T50159河流懸移質(zhì)泥沙測驗(yàn)規(guī)范GB/T2900.45和GB/T294033.1試驗(yàn)test按照應(yīng)用需求在給定試驗(yàn)條件及參數(shù)下能夠得到材料抗磨損性能的一個(gè)或多個(gè)試驗(yàn)?zāi)p過程。3.2試驗(yàn)時(shí)段testinterval在考慮試驗(yàn)?zāi)嗌逞h(huán)使用的效果及實(shí)驗(yàn)室條件下，試驗(yàn)?zāi)嗌骋淮涡允褂玫臅r(shí)間。3.3試驗(yàn)組次setsoftest為試驗(yàn)的最小單元，即一個(gè)完整的磨損試驗(yàn)過程。3.4泥沙磨損siltabrasion因水流攜帶泥沙引起的對流道表面所造成的材料破壞和流失。3.5磨損量amountofabrasionH、A（2、Gg或V3)水流攜帶泥沙對流道表面所造成的材料流失量。磨損量可用磨損深度△H、磨損面積A、質(zhì)量損失G、體積損失V等表示。3.6磨損率abrasionrate在給定的磨損條件下，材料單位時(shí)間內(nèi)的磨損量。223.7單位磨損率unitabrasionrate設(shè)定含沙量為1kg/m3時(shí)的磨損率。3.8粒徑 grainsized泥沙顆粒的大小。注：粒徑單位用（mm）表示。3.9粒徑級(jí)配曲線grainsizedistributioncurve粒徑對數(shù)坐標(biāo)粒徑的泥沙占總重量（累計(jì)百分）的含量。3.10中值粒徑mediangrainsized50在全部沙樣中，小于和大于此粒徑的泥沙重量各為50%。注：中值粒徑單位用（mm）表示。3.11平均徑 meangrainsizedpj注：平均粒徑單位用（mm）表示。3.12抗磨倍數(shù)（亦稱相對耐磨性）anti-abrasioncoefficient（relativeabrasionresistance）在相同磨損條件下，試驗(yàn)材料耐磨性與標(biāo)準(zhǔn)材料耐磨性的比值。3.13抗磨損性能anti-abrasionperformance表征水力機(jī)械過流表面材料抵抗泥沙磨損的性能參數(shù)。包括磨損量、磨損率以及抗磨倍數(shù)等。33（4.1.35b、對35℃；4m/s（1.6μm或3.2μm。試件裝配后形成的平面應(yīng)平整。5～6h1.b)44試驗(yàn)系統(tǒng)圖圖1 圓式損驗(yàn)置示圖按下列條件選定：a）圓盤直徑：360～420mm；b）圓盤與阻流柵的間隙：8～10mm；c）圓盤旋轉(zhuǎn)速度：2500～4000r/min；d）圓盤室內(nèi)壓力：0.05～0.1MPa。3～8120°～45°2 55將扇形試件拼成圓盤后，放置在專用的具有三維坐標(biāo)的分度盤上使用數(shù)字式千分表進(jìn)行測量。有條件時(shí)可采用輪廓儀對磨損量進(jìn)行更為精確的測量，測量時(shí)應(yīng)注意基準(zhǔn)點(diǎn)或基準(zhǔn)面的選擇。6（360mm）660°；45°60°25～70m為基準(zhǔn)段30m至65m間設(shè)8570～180mm（14個(gè)測、8595、105、115、125、135、145、150、155、160、165、170、7（2；圖2測量半徑及測點(diǎn)布置示意圖（3（R縱坐標(biāo)HH1H2；）66圖3測量值曲線圖中18塊4試驗(yàn)系統(tǒng)圖77按下列條件選定：

b)轉(zhuǎn)盤室圖4旋轉(zhuǎn)噴射磨損試驗(yàn)裝置示意圖a）噴嘴對圓盤上試件的作用點(diǎn)分布圓直徑：300～360mm；b）圓盤轉(zhuǎn)速：2500～4000r/min。184個(gè)0.1mg；0.1mg；13（6（LH88圖5測點(diǎn)布置示意圖

圖6磨損量測量結(jié)果作用在試件上的水流相對速度W為作用點(diǎn)處的圓周速度U與噴嘴射流速度V之矢量和，即W=U+V。若改變圓盤轉(zhuǎn)速、噴嘴射流速度的大小或方向，可改變W的大小及沖角。24～48h1?！?9930。執(zhí)行GB/T50159過濾法測量含沙量按公式（1）計(jì)算：用標(biāo)準(zhǔn)量筒取水樣并測量其體積V（2）S=Ci?ρS Ci=（ρi-ρW）/（ρS–ρW） （2）式中：Skg/m3；Ciρi－渾水密度；ρW－清水密度，kg/m3；ρS31010n ndpj=pidi/pi式中：

i1

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（3）Δpi—某一粒徑組泥沙在全部沙樣中所占重量百分比；di—某一粒徑組的平均粒徑。di=（dmax+dmin）/2，dmax、dmin分別為某一粒徑組泥沙上限與下限粒徑值。（4）式中：H—材料的磨損深度(mm)；Ｋ—綜合影響系數(shù)；S—g3M、N—指數(shù)；W—（T—h（5）式中：E—磨損率(mm/h)，E=H/T。

H=（4）E=N （）SM6：ES=N （6）式中：ES—單位磨損率(μm/h|S=1kg/m3)。1111圖73種材料磨損率與圓周速度的關(guān)系8；80Cr13Ni5Mo的磨損量與泥沙粒徑的關(guān)系W=0.88U（7）式中：W—（；U—。1212a）若進(jìn)行一組或多組同類試驗(yàn)，可得到不同材料的磨損量對比關(guān)系及抗磨性相對強(qiáng)弱關(guān)系；b）當(dāng)需求的試驗(yàn)速度較高時(shí)，可進(jìn)行多組不同速度點(diǎn)試驗(yàn)，得到磨損量與速度的關(guān)系，并可與圓盤式磨損試驗(yàn)成果進(jìn)行銜接處理與分析，用于高水頭水輪機(jī)（如沖擊式水輪機(jī)、抽水蓄能機(jī)組等）的磨損問題研究；c）旋轉(zhuǎn)噴射磨損試驗(yàn)方法的磨損屬于沖擊式磨損，更適合用于沖擊式水輪機(jī)的磨損或反擊式水輪機(jī)葉片頭部的磨損預(yù)估。（證值的相關(guān)規(guī)定可參見GB/T29403宜采用以下兩種方法進(jìn)行估算：一是加權(quán)平均法，含沙量為C（z（）Cjzj）（Cj，即為該泥沙總的相對磨損系數(shù)（iA 表1水力機(jī)械不同機(jī)型的主要磨損部位機(jī)型主要磨損部位備注水斗式水輪機(jī)噴針、噴嘴與水斗噴針與噴嘴磨損重于水斗混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、止漏環(huán)與轉(zhuǎn)輪高水頭混流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)磨損重于轉(zhuǎn)輪軸流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片外緣、轉(zhuǎn)輪室中環(huán)貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片外緣、轉(zhuǎn)輪室中環(huán)高揚(yáng)程離心泵密封環(huán)、葉輪出口外緣邊13132表2主要磨損部位的特征流速的簡化計(jì)算機(jī)型部位特征流速（W）符號(hào)水斗式水輪機(jī)噴針噴嘴k2gH，k=0.98k：流速系數(shù)H：設(shè)計(jì)水頭Q:設(shè)計(jì)流量(m3/s)水斗0.49·2gH混流式與軸流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉）Q/(a·Z·B0）a:導(dǎo)葉最大開口(m)Z:導(dǎo)葉數(shù)B0:導(dǎo)葉高度(m)貫流式水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)（導(dǎo)葉）0.49·2gHu2:轉(zhuǎn)輪出口圓周速度(m/s)c2：轉(zhuǎn)輪出口法向速度n：額定轉(zhuǎn)速(r/s)D：轉(zhuǎn)輪出口直徑(m)混流式、軸流式和貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片出水邊（u2+c2 2其中u2=n·π·D；c2=4·Q/（π·D2）u2:葉輪出口圓周速度(m/s)（u2+c2）0.5c2：葉輪出口法向速度(m/s)高揚(yáng)程離心泵葉輪出口邊2 2其中u2=n·π·D；c2=4·Q/（π·D2）n：額定轉(zhuǎn)速(r/s)D：葉輪出口直徑(m)Q:設(shè)計(jì)流量(m3/s)5（8A在不同材料的對比試驗(yàn)中，宜采用常用材料，且材料性能及抗磨性能為大家所熟悉，如0Cr13Ni5Mo1，εi=H1/Hi （8）式中：εi—抗磨倍數(shù)；H1—基準(zhǔn)材料磨損量；i—6i=2、、、6；Hi—1414在進(jìn)行工應(yīng)磨損估可據(jù)量估結(jié)及慮它響磨的斷該工程力械磨程磨程分輕等和重類并此取恰而濟(jì)抗磨措 1515

附錄A（資料性附錄）工程應(yīng)用實(shí)例MW186126.7m350（6～90.46～0.79kg/m3機(jī)組主要參數(shù)見表A.1。表A.1機(jī)組主要參數(shù)名稱額定水頭（m）額定出力（kw）（3/s額定轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)輪直徑（m）年利用小時(shí)數(shù)（h）參數(shù)18670423.81257.654530～5080電站壩址處原有河道多年平均含沙量1.72kg/m3，多年汛期平均含沙量2.43kg/m3，電站建庫后水庫每運(yùn)行10年的汛期平均過機(jī)含沙量及顆粒級(jí)配見表A.2，莫氏硬度大于5的過機(jī)泥沙含量約為51%。表A.2電站建庫后每運(yùn)行10年汛期（6～9月）過機(jī)含沙量及顆粒級(jí)配年份（年）含沙量（kg/m3）分級(jí)粒徑組泥沙含量（kg/m3）中值粒徑（mm）≤0.01mm0.01～0.025mm0.025～0.05mm≥0.05mm100.4600.2860.1670.0070.0000.0079200.5130.2940.2040.0150.0000.0086300.5690.3000.2390.030.0000.0095400.6710.3130.2910.0670.0000.0108500.7890.3210.3350.1250.0070.01230Cr13Ni5Mo、0Cr16Ni5Mo3﹤d﹤0.1mm、0.03mm﹤d﹤0.05mm、d﹤0.03mm。0Cr13Ni5MoK=k1616d為加權(quán)平均粒徑；0C1N5MoH=KCTW3.6H，=1.16109CTW根據(jù)試驗(yàn)得到的磨損與粒徑關(guān)系式和表A.2，采用加權(quán)平均法對建庫后汛期平均過機(jī)泥沙的磨損能力進(jìn)行估算。估算結(jié)果見表A.3。表A.3各運(yùn)行年限汛期過機(jī)泥沙的相對磨損系數(shù)Ki估算粒徑組范圍（mm）≤0.010.01～0.0250.025～0.05≥0.05含沙量C（kg/m3）Ki∑CjKzj/C平均粒徑dj（mm）0.0050.01750.03750.075分組相對磨損系數(shù)Kzj0.6080.9521.1601.35010年各粒徑組沙重含量Cj（%）0.2860.1670.0070.0000.4600.74120年0.2940.2040.0150.0000.5130.76130年0.3000.2390.0300.0000.5690.78240年0.3130.2910.0670.0000.6710.81250年0.3210.3350.1250.0070.7890.847a）34m/s；b）轉(zhuǎn)輪葉片出口：41.4m/s。A.4.40Cr13Ni5Mo，A.2A.3A.