提高汽轮机叶片浸蚀磨损强度问题的探讨

付超

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

提高汽轮机叶片浸蚀磨损强度问题的探讨

付超

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）

随着科学社会化的逐步发展，导致我国汽轮机产业存在的问题逐步显现。本文阐述研究人员对汽轮机叶片结构与涂层技术的改善，探讨降低汽轮机叶片浸蚀磨损程度的相关问题。

汽轮机叶片磨损浸蚀

汽轮机叶片在运行过程中会不断产生损耗。如何降低机械损耗，是人们长期以来的研究热点。自1952年美国数学家提供了汽轮机叶片损耗的公式以来，科学家对叶片磨损领域的研究力度不断加大。研究人员通过显微镜、质谱仪等仪器分析，发现减少叶片磨损的方式。通过改善汽轮机叶片结构和优化叶片涂层材料等方法，可以在很大程度上降低汽轮机叶片的损耗。

1汽轮机叶片浸蚀的磨损现状

汽轮机叶片的磨损通常源于与其他部位零件的相互摩擦。探究汽轮机实际工作中的浸蚀磨损情况，其所处环境的温度、湿度及介质、润滑状况都是衡量汽轮机磨损量的主要因素。自20世纪70年代以来，我国汽轮机生产技术不断提升。为了强化汽轮机叶片的浸蚀磨损现状，其在汽轮机叶片的材质与尺寸上进行了调节。比如，某种汽轮机叶片运行长度已达到1300mm，且某些企业正在研发适用于55Hz汽轮机的长度为1550mm的钢制末级叶片。这种类型的汽轮机叶片的圆周速度能达到800m/s，而高强度的转速会导致机器叶片的磨损程度加重。

2关于汽轮机叶片浸蚀程度的方法探究

2.1从汽轮机叶片的结构方面进行探讨

若要提升汽轮机叶片的浸蚀强度，就要保证汽轮机湿蒸汽轮机叶片进、出汽边的周边不被高速水滴冲刷。由于原先汽轮机叶片结构不合理，导致叶片在高速运转过程中存在严重的磨损现象。企业应招聘专业素质较强的技术人员，改善汽轮机叶片的结构。比如，建立技术性较强的实验室，将汽轮机叶片结构从长度和形状两方面进行调整。模拟汽轮机叶片在50Hz情境下进行运转的状态。观察汽轮机叶片的浸蚀磨损状态，如果磨损状况严重，就加大汽轮机叶片结构的弯曲度。经过多次试验后总结最为适合的弯曲程度，以有效减少叶片磨损，增加汽轮机组合机的经济效益。

2.2从汽轮机叶片表层方面进行探讨

虽然研究人员通过改善汽轮机叶片的结构增强汽轮机的耐磨性，但其在实际应用中的普及程度较低。一般情况下，人们通过对汽轮机叶片的表面进行镀层的方式提升汽轮机的耐磨性。技术人员通过司太立合金对汽轮机叶片表面进行镀层，但其中也存在着诸多问题。比如，镀层金属会增加叶片运转的负担，降低叶片运行的气动功能。同时，由于镀层金属的硬度较大，导致经常发生叶片断裂的现象，而断裂的叶片可能会导致冷凝管损伤。解决此类问题的方法，通常通过热喷等途径将叶片的表面处理进行强化，但这样会使叶片的浸蚀性降低。镀层金属的种类多种多样，所以研究人员在研制过程中应采用质地较软、材质较轻的金属进行镀层，从而在很大程度上减少汽轮机叶片的运转负担。

3提升汽轮机叶片耐腐蚀性的途径

3.1从汽轮机叶片结构方面分析

汽轮机叶片浸蚀磨损问题是一项十分复杂的问题。在叶片结构材料方面，形状较为复杂的汽轮机叶片在频率较高的运转情境下和不同运转速度的水滴具有相互影响的作用。如果想要增强汽轮机叶片的耐腐蚀性，就要改造汽轮机叶片的结构。由于两相流的蒸汽湿度在汽轮机轴向、径向、周向等部分进行不断变化，导致汽轮机叶片的浸蚀磨损也处于不断的变化之中。通常情况下，汽轮机叶片的结构为螺旋型。研究人员通过大量的启动运转实验，将叶片的螺旋角度进行微调，尽可能调整出磨损消耗最小的叶片螺旋结构角度。

3.2从汽轮机叶片涂层方面分析

汽轮机叶片涂层是优化汽轮机叶片的又一途径。研制高效强化处理工艺的耐用性涂层是汽轮机社会化发展的必然途径。首先，涂层金属应符合耐腐蚀性高、耐浸蚀性好的特点。这样可以有效减免高速水滴对动叶进、出汽边表面的损耗。其次，汽轮机叶片涂层金属要具有硬度低、浮贴性强的特点。这样可以减少因汽轮机叶片与镀层金属材质不同而产生的断裂现象。就目前为止，门捷列夫周期表中的过渡元素是镀层金属元素的最佳选择元素。Ⅳ-Ⅵ族过渡金属元素的碳化物、氧化物、氮化物是涂层材料的主要构成物质［1］。利用其化合物构成的金属材料可以有效解决汽轮机叶片的磨损问题。

4小结

本文主要简述关于提升汽轮机叶片浸蚀磨损强度问题的探讨。强化汽轮机叶片浸蚀磨损强度问题主要指的是对湿蒸汽级长叶片的耐蚀性进行优化。在强化叶片浸蚀磨损工艺中，一方面要尽可能减少外围和动静叶间的空隙，另一方面要减少汽轮机叶片底部出汽边的湿度和水滴数量。这样才能有效减免汽轮机叶片的损耗程度。

［1］张力.浅析如何减少汽轮机叶片磨损问题的有效途径［J］.时代教育，2014，（9）：23.

To Improve the Wear Strength Problem of Turbine Blade Erosion

FU Chao

（Haerbin steam turbine works Co.，Ltd.，Haerbin 150046）

With the gradual development of science and society，the problem of the existence of the steam turbine industry in our country is gradually emerging.In this paper，through improving the structure of turbine blade and turbine blade coating technology，reduce the degree of erosion wear.

Steam turbine，blade，abrasion，erosion