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阐述加强沙粒粒径对水力机械材料腐蚀影响分析的必要性

2020-03-09 210 上传者：管理员

摘要：水力机械在具体应用过程中会受到许多因素的影响，这会对其性能造成一定影响。特别是应用在多泥沙河流中的水力机械，在应用期间会受到泥沙的影响，长期运行会导致水力机械产生部件严重变形、失重等不良问题，不仅会导致水力机械的运行效率降低，还会增加维护机械的成本，由此可见，加强沙粒粒径对水力机械材料腐蚀影响的分析是很有必要的。基于此，本文就着重分析了沙粒粒径对水力机械材料腐蚀的影响，旨在为水力机械发挥功能提供参考。

关键词：
水力机械
沙粒粒径
腐蚀性能
运行效率
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水力机械的应用范围十分广泛，一些水力机械会被应用在泥沙含量较大的河流中，河流中的泥沙会对水力机械造成一定程度破坏，这是人们在对水力机械进行应用过程中需要人们重点分析的一项问题。在分析沙粒粒径对机械材料造成的腐蚀时，应当研究分析的重点内容集中在沙粒的形状、硬度、含量等各项影响因素上，并且做好相应的分析工作，为延长水力机械寿命，提高其应用性能打下一个坚实的基础。

1、水力机械

所谓水利机械实质上就是以液体作为工作介质的一种流体机械。流体机械在具体工作过程中，就是合理的将水能和机械能进行转换，完成不同能量之间相互传递的一个过程。目前，水利机械的应用十分广泛，其在我国的许多河流中都有着应用，水力机械在河流中应用，其性能会受到河流中物质的影响，尤其是河流中泥沙的会对水力机械中材料造成一定程度的腐蚀，这将会对水利机械后期的应用造成不良影响，因此，需要好相应的分析工作^[1]。

2、分析过程中采用的设备和材料

我国对水力机械的应用已经具有一定的历史，在对水利机械应用过程中，人们一直都未停止对其应用的分析，腐蚀是人们在水力机械研究过程中重点分析的一项内容。过去一段时间，人们在在对水利机械应用过程中腐蚀问题的探索过程中，采用的装置始终都存在一定缺点，特别是在精度上无法达到人们的要求标准。因此，人们在具体问题分析过程中，应当不断对分析过程中应用的装置进行适当改建，下面通过对旋转喷射腐蚀装置进行应用，完成相应的分析工作，希望分析结果对相关工作人员工作的开展，以及水力机械的合理应用能够有所帮助^[2]。

旋转喷射磨蚀装置主要由调速电机、稳压系统、控制柜等多个部件共同构成。装置中的转盘在调速电机的带动下发生旋转，具体试验过程中，各个试件应当沿转盘周围均匀分布，为了完成相应的分析工作，应当在试件表面开设多个空化诱发孔，每个空化诱发孔大小都应当保持相同，并且要在诱发口后方形成空蚀，含沙水量通过喷嘴射冲击试验试件，完成对磨损破环情况的分析。

3、具体分析过程中采用的方法

具体试验分析开始前要，应对水力机械设备中的试件进行清洗、烘干处理，清洗作业应当利用乙醇完成，完成上述操作后，将试件固定在试验转盘上，为了确保试验结果能够准确反映实际情况，整个试验应当持续24h，试验期间，每隔3h进行一次取样，取样和烘干后，利用性能良好的电子天平对试件进行称重，并且要做好相应的记录工作^[3]。在该过程中，需要操作人员在具体作业过程中特别注意的是，对角要放置种类相同的试件，具体试验开展前后，应当将试件的质量的具体差值的平均值作为各组分析过程中，试件质量的损失情况。具体试验期间，相应的操作人员应当对沙粒的具体磨损情况进行详细观察，定期对试验中应用的沙粒进行更换，确保腐蚀期间，沙粒的形状都能够保持一致。

针对实验结果的处理，相应的工作人员要明确质量损失法是从整体上把握材料的具体损失情况，应适当忽略不同空蚀破坏，以及因为沙粒而引起的磨损细节信息内容的丢失。蚀坑法在具体应用过程中，就是借助SEM（扫描电镜）观测磨蚀试件表面的具体情况，在该期间，以统计学角度通过空蚀坑数量衡量空蚀遭受到的破坏程度。

4、试验结果分析

水力机械试件在不同沙粒粒径下磨蚀积累质量损失会随时间的延长不断增加。具体试验过程中，采用沙粒粒径的大小为0.042mm、0.146mm、0.247m时，磨蚀累计质量的具体损失情况与时间呈线性变化，而在当沙粒粒径的大小为0.348mm和0.448mm时，试件磨蚀质量损失与时间不再呈线性关系，而是成高斯函数关系^[4]。在实验前15h内，试件的磨蚀质量会随着时间的延长快速变大，而当实验超过15h后，质量虽然仍然会有损失，但是质量损失的速度将会变得缓慢，导致该情况的主要原因是，沙粒在磨损试件过程中，会对试件表面垂直方向启动一定的冲击锻打效果，该项作用的存在，会导致水力机械试件表面在其运行过程中出现塑形变形，同时也会提高试件自身的硬度，从而试验后期阶段，试件表面切削磨损变弱，试件在运行过程中，质量损失也就会变得更加缓慢。

含沙水流以30°冲击角对水力机械试件表面进行冲击，此时，在具体分析过程中，对于试件表面发生的磨损程度的分析可以进行适当分解，可以分解位于试件表面垂直的冲击锻打挤压和试件表明平行的切削作用。而在实验分析期间，如果从单个沙粒造成的冲击磨损程度来看，在冲击速度相同的情况下，冲击沙粒粒径越大沙粒的质量也就越大，此时沙粒粒径具有的动能也就越大，会对试件造成较大冲击，对试件造成严重破坏^[5]。当冲击沙粒粒径的大小为0.042mm时，试件表面并不会出现明显磨痕，只会在试件的表现出现少量空蚀坑，以及较多的凹坑，对造成这一情况的问题的进行分析可以发现，这一粒径下沙粒自身具有的动能在水平方向上不会导致冲击点发生位置位移，更多体现在垂直方向上的冲击锻打挤压为主，当沙粒对试件造成冲击时，沙粒与冲击点发生接触后，会导致试件塑性发生变形，变形发生后，试件将会被弹起，从而将会在高速水流的携带下，快速离开试件表现。

沙粒粒径大小为0.146mm、0.247mm、0.348mm、0.448m时，水力机械试件表面将会出现磨痕、凹坑、空蚀等多项问题，在具体分析过程中，可以发现沙粒粒径为0.146mm、0.247mm和0.348mm时，水力机械试件表面会出现大量的空蚀坑，通过分析不难发现，以上四种沙粒粒径在对水力机械进行冲击时，其具有的动能在水平方向与试件表面接触时，冲击点的位置将会出现移动，从而会致使水力机械试件上出现较为严重的磨痕，这会对水力机械的性能与应用造成不良影响，从实际发生的磨损情况来看，沙粒粒径越大，水利机械试件表现出现的磨痕也就越大，造成的影响也就越严重。由此可见，在具体问题分析过程中，可以依据水力机械试件上出现的磨痕情况，对材料抵抗泥沙磨损性能进行确定。

水力机械具体应用过程中，受含沙水流反复冲击影响，在水力机械试件表面出现的犁沟状磨数量将会不断增多，如果交叠严重，情况严重时，会引起脱落现象，会破坏水力机械的性能，导致其作用无法得到充分发挥。

5、结束语

水力机械的应用越来越广泛，其在具体应用过程中，性能会受到应用环境的影响，特别是在应用在河流中，河流中的沙粒会对水力机械试件造成一定程度磨损，如果磨损严重，将会对水力机械的性能造成影响，导致其作用无法得到充分发挥。因此，在应用水力机械过程中，应对沙粒粒径对水力机械材料磨蚀性情况进行合理分析，进而为水力机械的具体应用提供相应的数据支持，确保水力机械的性能能够得到充分发挥。

参考文献：

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[4]张宏中,田磊,赵小康.水力机械抗磨蚀技术的应用与发展[J].内燃机与配件,2017(24):137-138.

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宋伟业.探析沙粒粒径对水力机械材料磨蚀性能的影响[J].大科技,2019,(7):115-116.