Защита поверхности от кавитации с помощью газотермического напыления и наплавки покрытий

Кавитация — (от латинского cavitas — пустота) — образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Гидродинамическая кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить при увеличении её скорости. Физически процесс кавитации близок процессу закипания жидкости. Основное различие между ними заключено в том, что при закипании изменение фазового состояния жидкости происходит при среднем по объёму жидкости давлении, равном давлению насыщенного пара, тогда как при кавитации среднее давление жидкости выше давления насыщенного пара, а падение давления носит локальный характер. Ведущую роль в образовании пузырьков при кавитации играют газы, выделяющиеся внутрь образующихся пузырьков. Эти газы всегда содержатся в жидкости, и при местном снижении давления начинают интенсивно выделяться внутрь указанных пузырьков.

Поскольку под воздействием переменного местного давления жидкости пузырьки могут резко сжиматься и расширяться, то температура газа внутри пузырьков колеблется в широких пределах, и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию. Имеются расчётные данные, что температура внутри пузырьков может достигать 1500 С. Поскольку в растворённых в жидкости газах содержится больше кислорода в процентном отношении, чем в воздухе, газы в пузырьках при кавитации химически более агрессивны, чем атмосферный воздух.

Химическая агрессивность горячих газов в кавитационных пузырьках вызывает эрозию материалов. Большие забросы давления, возникающие при схлопывании пузырьков приводят к повреждениям поверхности материалов. Эксперименты показали, что вредному, разрушительному воздействию кавитации подвергаются даже химически инертные к кислороду вещества (золото, стекло и др.).

Кавитационный износ (эрозия) вызывается главным образом механическим воздействием кавитирующего по-, тока, которое проявляется в виде ударов, возникающих при захлопывании каверн на обтекаемой поверхности или вблизи нее. Особенность воздействия состоит в том, что частота этих ударов очень высока. При этом проявляются усталостные явления в металлах. Разрушение происходит в форме выкрашивания, выбивания отдельных кристаллов, и поверхность металла вместо гладкой становится губчатой. Интенсивность разрушения иногда весьма высока и может достигать глубины 10-40 мм в год. Это вызывает необходимость частых ремонтов, смены рабочих органов, что приводит к значительному удорожанию эксплуатации гидромашин.

При кавитации, помимо рассмотренных механических воздействий, проявляются химические и электрические явления. Какова роль этих дополнительных факторов, пока полностью не установлено, но, очевидно, они способствуют увеличению интенсивности кавитационной эрозии.
Кавитация вызывает разрушение гребных винтов судов, рабочих органов насосов, гидротурбин ГЭС ии т. п., а так же шум, вибрации и снижение эффективности работы устройств.

Наиболее эффективным способом борьбы с кавитацией является конструктивное изменение геометрии устройства таким образом, чтобы кавитационные явления происходили на удалении от поверхности. Однако это не всегда возможно. В случае, если необходимо защитить от кавитации поверхность рабочих органов наносов, гидротурбин, гребных винтов и других устройств, на помощь приходит газотермическое напыление износостойких коррозионно-стойких металлических и металлокерамических покрытий. Покрытия толщиной от десятков до сотен микрон наносятся на высокой скорости, что позволяет обеспечить высокую плотность и адгезию покрытий к поверхности, а значит — надежно защитить деталь от кавитации. Изделия с антикавитационными металлическими и металлокерамическими покрытиями широко применяются в судостроении, строительстве гидротурбин гидроэлектростанций, производстве центробежных насосов.

Мы выполняем работы по нанесению и механической обработке антикавитационных покрытий на наших площадках, а так же поставляем оборудование и технологии для напыления под ключ. Выполняем ремонт деталей с покрытиями: лопаток турбин, рабочих колес, направляющих аппаратов и пр.