风力机叶片涂层风蚀过程的有限元分析

利用有限元瞬态动力学方法分析了单个球形二氧化硅粒子对叶片聚氨酯涂层的冲蚀过程。数值模拟结果表明,涂层表面的冲蚀坑以及唇口断裂损伤与实际环境中受到的损伤特征非常接近,聚氨酯涂层在90°冲蚀角度下的耐冲蚀性能强于45°冲蚀角度下的耐冲蚀性能;风速垂直分量的大小以及涂层与颗粒接触时间是涂层微观结构发生屈服的主要因素;冲击载荷应力以波的形式在结构内传播,与数值模拟动态显示下的应力传播相一致。     

汽轮机叶片冲蚀区的激光修复与强化

针对汽轮机叶片激光修复及强化后的组织和性能特点,进行了2Cr13叶片冲蚀区激光熔覆修复和合金强化的实验研究,并在实验完成后对叶片进行了取样,分析和测试了其显微组织、硬度、耐磨损以及耐汽蚀等性能.结果表明:激光修复层与基体结合紧密;修复层组织由(Fe,C,Cr)过饱和固溶体枝晶和枝晶间CrC组成,而合金强化层组织为(Fe,C,W,Cr)过饱和固溶体枝晶、网络状(Fe,C,W)共晶以及Fe3C、WC和W2C组成;修复层平均硬度为350 HV0.2,合金强化层平均硬度为800HV0.2;修复层和合金强化层的耐磨损性能比叶片基体分别提高了1倍和3倍以上.修复层和合金强化层的耐气蚀性能比基体分别提高了0.5倍和2倍以上.修复强化后的叶片性能优于新叶片,能较大地提高叶片的使用寿命.     

R20型燃气轮机在焦炉煤气下导向叶片高温防护涂层研究

利用超音速火焰喷涂技术制备了3种抗高温腐蚀和冲蚀的涂层。对3种涂层的抗冲蚀和高温氧化性能做了预研究,然后选出性能较好的进行了现场装机试验。结果表明:超音速火焰喷涂制备MCrAlY+Al_2O_3(机械混合)涂层与NiCr+Cr_3C_2涂层抗高温氧化腐蚀与抗冲蚀性能较好,850℃+100h条件下基本没有氧化,可以作为现场试验涂层之一;R20型燃气轮机在焦炉煤气下导叶涂层综合性能由好到差排序为:MCrAlY+Al_2O_3涂层NiCoCrAlYTa涂层NiCoCrAlY涂层NiCr+Cr_3C_2涂层;对于气质较差的焦炉煤气,MCrAlY+Al_2O_3涂层可以延长叶片使用寿命约3000h。     

超超临界汽轮机组固体颗粒冲蚀的数值研究

文章采用商用计算流体动力学软件CFX,针对某1000 MW汽轮机组,采用欧拉-拉格朗日法,数值模拟了高压缸首级通道内固体颗粒的运动特性,结果表明:不同粒径的固体颗粒对叶片的冲蚀有着不同的影响,固体颗粒直径越大,发生碰撞时的角度越大,撞击点位置越接近前缘.固体颗粒在静叶压力面、吸力面撞击点的撞击角度均在0°~15°之间.静动叶内的冲蚀区主要集中在压力面的中后部,并且静叶受冲蚀的程度远大于动叶.文章还对静叶出汽边采用Cr2C3抗冲蚀涂层后的流动情况进行了分析和比较,结果表明,采用Cr2C3抗冲蚀涂层对叶片气动性能影响不大.     

流化床锅炉水冷壁管冲蚀磨损特性及防磨措施

利用自行设计制造的高温冲蚀磨损强化试验装置,对流化床水冷壁管的20钢材料以及防护措施进行了高温冲蚀磨损试验研究。结果表明:最大冲蚀率出现在20°攻角,材料的冲蚀率随气流速度增大、气流温度升高和气流中磨粒密度的增大而增加。20钢的冲蚀机理包括犁削、切削和挤压成片作用,其中低攻角时以前两者为主,高攻角时以后者为主。上海金山石化热电厂CFB锅炉水冷壁管防护措施的现场使用证实:超音速电弧喷涂碳化铬合金用于锅炉管道防磨切实可行、效果优良。图12参4     

耐磨损防护用FeCrMoCBSi系非晶涂层的性能研究

设计了5种不同硅硼含量的FeCrMoCBSi系粉芯线材,利用电弧喷涂技术制备涂层,对涂层的相组成、非晶相含量、非晶相稳定性、微观组织结构及涂层截面的显微硬度进行了研究和分析,测试了涂层在500℃时的耐磨粒磨损性能。结果表明:硅硼含量的调整使得涂层中的非晶相含量在47%到65.1%之间变动,却未引起涂层晶化温度的变化。随着涂层中非晶相含量的增加,涂层的显微硬度和耐磨粒磨损性能随之提高。其中,6%原子分数的硅元素和12%原子分数硼元素的添加的涂层中的非晶相含量最高,为65.1%,其晶化温度为853K,截面显微硬度平均值为1 302.1HV0.1,测试10h的相对耐磨性为GCr15轴承钢球的5.2倍。     

扰流孔强化波纹板蓄热元件传热性能的实验研究

采用瞬态实验方法研究了3种排列角度(15°、30°和45°)下的扰流孔波纹板蓄热元件的传热性能,并比较了等效泵功下的Nu/Nu_o*值.结果表明:与未添加扰流孔的波纹板蓄热元件相比,3种排列角度下的带扰流孔的波纹板蓄热元件的平均Nu分别提高了17.1%、24.8%和34.9%;3种情况下的平均阻力因数f分别提高了24.7%、33.1%和38.4%;与排列角度为30°和15°相比,45°时的Nu/Nu_o*分别提高了53.3%和67.8%,表明扰流孔排列角度为45°时,波纹板蓄热元件具有最佳性能.     

制备新型高温受热面防磨涂层的实验研究

采用超音速电弧喷涂技术,在锅炉受热面常用钢材T91钢表面制备出耐磨损的复合涂层。对制备的耐磨涂层进行了涂层结合强度实验、XRD分析和涂层高温冲蚀实验,实验结果表明:采用超音速电弧喷涂技术制备出的耐磨涂层,不仅具有较高的耐磨性而且具有优异的抗高温冲蚀性能,适用于锅炉高温受热面的防护。为锅炉设备的受热面采用防磨涂层提供了理论依据。     

低温渗铝涂层对P92钢650℃饱和蒸汽氧化行为的影响

利用低温粉末包埋渗法在P92钢服役温度下制备了铝化物涂层,并结合氧化增重法、扫描电镜观察及X射线衍射分析,研究了P92钢及其铝化物涂层在650℃下的饱和蒸汽氧化行为。结果表明:P92钢抗蒸汽氧化性能不足,350 h前氧化动力学遵循抛物线规律,外层疏松层氧化物Fe_3O_4+Fe_2O_3与内层氧化物FeCr_2O_4呈双层结构,氧化700 h后外层氧化膜发生严重剥落;低温包埋渗铝后,试样表面形成保护性Al_2O_3氧化膜,可显著提升P92钢抗蒸汽氧化性能;Al_2O_3氧化膜具有较慢的生长速度,因此铝化物涂层的耗损并不是继续形成Al_2O_3带来的消耗,而是Al向内扩散形成AlN相以及Fe向铝化物涂层扩散形成Fe_3Al相,从而降低Al浓度梯度。     

CO_2气流对几种钢材的飞灰冲蚀磨损的试验研究

参照燃煤电厂锅炉烟气中CO_2气体的含量比例,在试验气流中加入一定量的CO_2气体,利用热态飞灰磨损试验台进行温度在250~500℃范围内电厂常用金属材料20碳钢、12Cr1Mo V合金钢及15CrMo合金钢的耐冲蚀磨损性能的试验研究。试验结果表明:在试验温度范围内3种材料的相对磨损量保持了随温度的升高先减小后增大的热态磨损特性。同时,加入CO_2气流后3种金属材料的冲蚀磨损量均明显大于只含压缩空气环境下的相对磨损量,CO_2气体会加速金属的冲蚀磨损;其中12Cr1Mo V耐磨性能好于15CrMo,15CrMo耐磨性能好于20碳钢。     

含尘气流对20g冲蚀磨损性能的研究

燃煤锅炉内含尘烟气的冲蚀作用是换热器失效的主要原因之一。本文设计加速试验,研究燃煤锅炉常见换热材质20g在不同飞灰冲击速度(40~120 m/s)、飞灰粒径(65、180和320 μm)以及不同温度(300、350和400 ℃)下的冲蚀磨损情况并分析其冲蚀机理。结果表明：磨损量随冲刷速度的增加呈指数增长,温度升高,速度对冲蚀的影响在逐渐减弱;磨损量随着温度的升高先降低后增高,在300 ℃冲蚀量最小。粒度对磨损量的影响随冲刷速度的增大变得越加明显,冲蚀量随飞灰粒径的增加逐渐减小,在粒径大于180 μm后,冲蚀磨损量不再受粒径影响。     

降雨和径流综合作用下的细沟断面形态分异特征

为探究特定细沟自身的空间形态差异及其形成机制,采用室内模拟试验,研究了沿程冲刷与溯源侵蚀共同作用条件下细沟断面形态的分异特征。结果表明,沟宽与宽深比沿坡长方向呈先减小后增大的非线性规律,沟深则呈沿程减小的线性规律;沟宽与流量、坡度指数关系中的流量指数、坡度指数沿坡长方向分别由0.95、0.79降至0.47、0.31,沟深关系中流量与坡度指数也呈类似的沿程递减规律,宽深比指数关系中的两个指数在坡面下方均接近于0;沿程冲刷对细沟断面的塑造作用体现为沟宽与沟深的同时增加,作用强度沿坡长方向降低;溯源侵蚀的塑造作用体现为沟宽增大速率大于沟深,断面向宽浅方向发展,作用强度逆坡长方向降低;沿程冲刷与溯源侵蚀在空间上的叠加效应导致了细沟断面形态的分异特征。因此,在沟蚀防治过程中,可在一定汇流范围内布置截排水设施,以避免形成较大股流导致沿程冲刷与溯源侵蚀。     

高温耐磨涂料在410t/h煤粉炉上的应用

齐鲁石化热电厂410t／h煤粉锅炉省煤器为光管式省煤器，运行中存在磨损严重问题，泄漏频繁。产品使用寿命短，检修工作量大，影响锅炉安全经济运行。采用高温耐磨涂料防磨涂料对其进行防磨处理后，磨损严重现象明显改善，泄漏次数明显减少，运行周期大大延长。采用高温耐磨涂料对省煤器进行防磨的实际应用效果十分可观。     

含尘流透平叶片涂层的气动冲蚀行为

从气运冲蚀的角度,对在喷砂型固体颗粒冲蚀试验装置上使用石英砂颗粒和催化剂果粒对长城1号涂层叶片进行了有关涂层冲蚀行为的试验,根据试验结果讨论了冲击速度的冲击角度对涂层冲蚀率的影响;此外,就颗粒的种类、形状和尺寸对涂层冲蚀率的影响进行了探讨。     

弯管减磨方法的实验研究

在管道弯头内的外侧壁面上布置抗磨肋条 ,观察固相颗粒通过管道时对管壁的磨损 ,比较光滑壁面的弯管和在壁面添加助条的弯管被磨损的情况 ,并初步研究抗磨肋条的优化策略。在 90°弯管的局部范围内布置肋条 ( 10°～ 70°) ,带肋条弯管的减磨效果达 93 .0 2 %。实验结果表明 :在弯管内的外侧壁面上布置抗磨肋条的抗磨策略能明显提高弯管抗磨性能 ;在同一高度下 ,矩形肋条的抗磨效果有比正方形肋条更显著的趋势 ;肋条弯管减磨效果随肋条的数目增多而有变好的趋势     

叶片水蚀危险性的分析计算

末级长叶片的水蚀是汽轮机正常运行过程中的常见现象。分析了叶片水蚀形成的原因,给出了叶片水蚀危险性的计算及评估方法。     

呼图壁储气库气井冲蚀规律初探

对于地下储气库而言,由于强注强采,高速流动的气体对管柱产生的冲蚀磨损是影响气井管柱寿命的重要因素。针对气井冲蚀问题,研究了材料冲蚀的不同内在机理,包括微切削理论、基于单点冲蚀的切削模型、锻造挤压理论、变形磨损理论、二次冲蚀理论和弹塑性压痕破裂理论。结合呼图壁储气库气井实际管柱结构与生产状况,认为微切削理论和变形磨损理论是主要的冲蚀破坏机理,并指出了管柱和井下工具不同部位所适用的不同的破坏机理。分析了造成气井冲蚀的影响因素,主要包括粒子的冲蚀角度、冲蚀速度、粒度、砂粒含量以及材料的硬度、弹性模量、类型、腐蚀对冲蚀的影响、环境温度等,并针对呼图壁储气库的实际情况,提出了减少甚至避免气井冲蚀的具体防护措施。呼图壁储气库优选的改良型13Cr气井管柱,具有良好的耐冲蚀性能。     

Prospective challenges in the experimentation of the rain erosion on the leading edge of wind turbine blades

Developments in the wind industry reveal intricate engineering challenges, one of them being the erosion on the leading edge of the wind turbine blades. In this review work, the main issues for the wind industry in the experimentation with respect to erosion are examined. After a historical and general overview of erosion, this review focuses on the rain erosion on the leading edge of the wind turbine blades giving prominence to (1) the rain simulations, (2) experimental erosion facilities, and (3) variables to characterise erosion. These three factors have to be improved to establish a research field enabling the prediction of erosion behaviour and providing useful information about how the rainfall affects the leading edge of the wind turbine blades. Moreover, these improvements in the experimentation of the erosion would be a first step to understand and predict the erosion damage of the wind turbine blades. Finally, this review work also will help to cope with experimental investigations and results in the rain erosion on the leading edge with a deeper critical thinking for future researchers.     

考虑地形与降雨因素的植被混凝土边坡侵蚀量研究

利用室内模型植被混凝土边坡冲刷试验数据54组,建立BP神经网络模型,输入层采用3节点,对应3个受制因子(降雨强度、坡率、降雨历时),隐含层节点数4,输出层为1节点,输出侵蚀模数。样本数据随机分成44组训练样本与10组测试样本,通过建立的神经网络训练学习,对测试样本的计算值与真实值比较,验证计算模型的合理性;同时根据权值矩阵分析受制因子的影响显著性。研究结果表明,大部分样本数据真实值与计算值相对误差小于10%,决定系数R~2=0.960,说明BP神经网络能很好应用于植被混凝土边坡泥沙侵蚀模型的计算预估中;受制因子显著性排序为降雨强度降雨历时坡率,其中降雨强度显著性为2,远大于降雨历时与坡率。该结果在一定程度上能够对植被混凝土边坡施工与设计提供参考。     

600MW机组锅炉末级再热器管磨损原因分析

定洲发电公司2号锅炉在07年9月份C级检修中发现末级再热器管磨损,台山发电公司5号锅炉在08年2月份A级检修过程中也发现末级再热器管磨损,且两台炉磨损位置和形式一致。造成磨损的主要原因是末级再热器管卡设计不合理,机组运行中由于烟气气流对管子的扰动,特定位置管子发生不规则高频振动,造成管卡与管子机械磨损。