Кавитационно абразивного

Большой интерес представляет хромирование деталей, работающих в условиях кавитационного разрушения. Сопротивляемость электролитических осадков хрома кавитационному разрушению зависит от их твердости и типа. Твердость осадков, измеренная прибором ПМТ-3 при нагрузке на индикатор 50 Г, практически постоянна для слоя хрома толщиной свыше 20 мкм, а при нагрузке 100 Г — для слоя толщиной свыше 45 мкм, что объясняется влиянием сравнительно низкой твердости хромируемого металла. В области блестящих покрытий при температуре электролита 45—55° С твердость осадков изменяется незначительно. С увеличением блеска твердость повышается. Твердость молочных покрытий, получаемых при температуре выше 55° С, понижается вследствие изменения структурной модификации хрома и укрупнения зерна.

Для исследования сопротивляемости кавитационному разрушению образцы хромировали в электролите состава 200— 250 г/л СгО3 и 1,8—2,0 г/л H2SO4 по двум режимам: температура электролита 45-—47° С, плотность тока 30 А/дм2, средняя твердость осадков НВ 1090; температура электролита 66—68° С, плотность тока 50 А/дм2, твердость осадков НВ 658.

Стойкость молочного хромового осадка кавитационному разрушению не зависит от стойкости основного материала детали. Кавитационное разрушение молочного хрома в 13 раз меньше, чем стали 45. В этом отношении он не уступает высокохромистым сталям 2X13, Х9С2, а также сталям У8, ХВГ, обработанным на высокую твердость.

Исследования показали, что электролитическое хромирование можно применять для увеличения долговечности деталей, работающих в условиях кавитационного разрушения, например, стенки элементов уплотнений, работающих с вибрацией в соприкосновении с жидкостью, зубья колес, подверженных кавитационному разрушению, клапанные детали гидравлических прессов и др. Толщину слоя хрома следует назначить исходя из условий работы детали: чем жестче кавитационные условия и чем дольше надо защищать деталь от разрушения, тем больший слой хрома требуется. Слои тоньше 50 мкм наносить не рекомендуется. Для клапанных деталей гидропрессов слой должен быть толщиной 150—250 мкм.

Отглушают металлическими пробками двух первых рядов пучка пароохладителя последнего походу конденсата ПНД, т. е. создают своеобразный защитный экран для следующих рядов трубок пароохладителя. Опыт эксплуатации показывает, что чаще повреждаются трубки первого ряда пароохладителя. Это объясняется тем, что они соприкасаются с перегретым паром и в наибольшей степени подвержены эрозийно-кавитационному разрушению вследствие парообразования в трубках при снижении расхода основного конденсата.

Сопротивляемость электролитических осадков хрома кавитационному разрушению зависит от их твердости и типа. Твердость осадков, измеренная прибором ПМТ-3 при нагрузке на индикатор 50 Г, практически постоянна для слоя хрома толщиной свыше 20 мк, а при нагрузке 100 Г — для слоя толщиной свыше 45 мк, что объясняется влиянием сравнительно низкой твердости хромируемого металла. В области блестящих покрытий при температуре электролита 45—55° С твердость осадков изменяется незначительно. С увеличением блеска твердость повышается. Твердость молочных покрытий, получаемых при температуре выше 55° С, понижается вследствие изменения структурной модификации хрома и укрупнения зерна.

Для исследования сопротивляемости кавитационному разрушению образцы хромировали в электролите 200—250 г/л СгОз и 1,8—2,0 г/л H2SO4 по двум режимам: 1) температура электролита 45—47° С, плотность тока 30 а/дм2, средняя твердость осадков НВ 1090; 2) температура электролита 66—68° С, плотность тока 50 а/дм2, твердость осадков НВ 658.

Стойкость молочного хромового осадка кавитационному разрушению не зависит от стойкости основного материала детали. Кавитационное разрушение молочного хрома в 13 раз меньше, чем стали 45. В этом отношении он не уступает высокохромистым сталям 2X13, Х9С2, а также сталям У8, ХВГ, обработанным на высокую твердость.

Исследования показали, что электролитическое хромирование можно применять для увеличения долговечности деталей, работающих в условиях кавитацион-ного'^разрушения, например, стенки элементов уплотнений, работающих с вибрацией в соприкосновении с жидкостью; зубья колес, подверженных кавитационному разрушению; клапанные детали гидравлических процессов и др. Толщину слоя хрома следует назначить исходя из условий работы детали: чем жестче кави-тационные условия и чем дольше надо защищать деталь от разрушения, тем больший слой хрома требуется. Слои тоньше 50 мкм наносить не рекомендуется. Для клапанных деталей гидропрессов слой должен быть толщиной 150—250 мк.

Первоначальный выбор холоднокатаной нержавеющей стали 321 для реактора PFR был сделан на основании литературных данных и результатов реакторных испытаний, однако в последнее время проявлен интерес к сплаву на никелевой основе РЕ 16 и высокохромистым ферритным сталям, которые более стойки к кавитационному разрушению (рис. 10.11).

Несостоятельность электролитических и электрохимических гипотез кавитационного разрушения экспериментально был;, доказана опытами. Так, известно, что кавитационному разрушению подвергаются стекло и другие материалы, химически и электрохимически трудно разрушаемые. Свинцовые пластины, помещенные в зону, где происходит разрушение кавита-ционных пузырьков, также подвергаются разрушению, но без потерь в весе. Другими словами, их поверхность носит следы механических ударов, а не химического воздействия, при кото ром неизбежен унос частиц металла и как следствие — уменьшение веса пластинки.

ляют собой глубокую проработку проблем, связанных с изучением кавитационной эрозии, абразивного износа и разрушения деталей гидравлических машин, вызванного совместным воздействием кавитации и наносов. Сложным вопросам выбора материала для деталей гидравлических машин, работающих в условиях кавитационно-абразивного износа, посвящены труды И. Н. Богачева, И. Р. Крянина и М. Г. Тимербулатова. Эти и многие другие работы, опубликованные в нашей стране и за рубежом, охватывают широкий круг проблем повышения износостойкости гидромашин. Однако систематическое изложение вопросов, связанных с износом лопастных насосов и реактивных гидротурбин, отсутствует.

Для объяснения этого явления значительный интерес представляют последовательные, в течение одного года энергетические испытания одной и той же радиально-осевои гидротурбины, которые в известной мере позволяют проследить динамику изменения характеристик вследствие интенсивного кавитационно-абразивного износа [32].

Количественных данных об ухудшении характеристик поворотно-лопастных турбин в результате кавитационно-абразивного воздействия в распоряжении автора, к сожалению, не имеется. Однако известные примеры интенсивного разрушения элементов проточной части осевых турбин позволяют предположить, что такое ухудшение имеет место. Динамика этого процесса принципиально аналогична той, которую мы имеем в случае радиально-осевых гидротурбин. Некоторым отличием является, по-видимому, то, что при больших диаметрах поворотно-лопастных турбин увеличение объемных потерь в результате износа торцовых кромок лопастей и стенок камеры рабочего колеса играет относительно большую роль в уменьшении суммарного к. п. д.

Рис. 6. Ухудшение характеристики крупного осевого насоса вследствие кавитационно-абразивного износа его рабочих деталей:

Оценивая эту сторону вопроса, необходимо также учитывать,, что наибольшее снижение к. п. д. турбин из-за кавитационно-абразивного износа имеет место приблизительно к концу паводка на горных реках (особо богатых наносами), а ухудшение характеристик ГЭС к наиболее дефицитному по энергии и стоку зимнему периоду особенно нежелательно. Кроме того, если снижение к. п. д. турбин в течение летнего паводка может в некоторых случаях и не сопровождаться уменьшением мощности и выработки (форсирование расхода при наличии избыточного стока), то в зимне-весенний период в связи с недостатком стока снижение к. п. д. сопровождается уменьшением как гарантированной мощности, так и количества выработанной электроэнергии. Реальная стоимость этой недовыработанной энергии, конечно, гораздо выше, чем в остальные времена года.

Неправильно выбранная форма статорных колонн может привести к перетоку жидкости и эрозии входных кромок направляющих лопаток и при расчетных открытиях. Логично предположить, что в этом случае износ направляющих лопаток должен увеличиваться с увеличением потерь энергии на вих-реобразование. Зависимость, подобная этой, была получена в МИСИ им. В. В. Куйбышева при исследовании кавитационно-абразивного износа за выступом [17].

всасывающей линии насоса, можно в широких пределах менять давление на входе в рабочее колесо, т. е. исследовать закономерности кавитационно-абразивного разрушения материала. Недостатком установки является довольно большая продолжительность опыта (для получения достаточных для последующей обработки разрушений образца из углеродистой стали требуется около 50 ч). Однако этот недостаток в известной мере компенсируется возможностью одновременного испытания пяти различных образцов (по числу лопастей рабочего колеса).

При изучении одновременного воздействия на рабочую поверхность взвешенных наносов и кавитации большой .теоретический и практический интерес представляют две проблемы. Первая заключается в установлении влияния взвешенных наносов на возникновение и развитие кавитации в потоке жидкости. Вторая сводится к определению интенсивности суммарного кавитационно-абразивного износа при различных соотношениях каждого из разрушающих процессов в отдельности. Обе эти проблемы остаются нерешенными до настоящего времени. Основной причиной такого положения являются недостаточность опытных данных и трудности в выявлении роли каждого из этих процессов в разрушении деталей гидромашин.

В процессе совместного кавитационно-абразивного износа на поверхность рабочих органов гидравлических машин ока-

Уменьшение кавитационно-абразивного износа может происходить до тех пор, пока скорость кавитационного износа несколько больше скорости абразивного. Как только в результате

а — консольного типа; б — с рабочим колесом полуоткрытого типа; в — с рабочим колесом двухстороннего входа; / — зоны кавитационного разрушения; 2 — зоны абразивного разрушения; 3 — зоны кавитационно-абразивного разрушения