1.本发明涉及水轮机转轮法兰防腐技术领域。更具体地说，本发明涉及一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构。


背景技术：

2.大型水轮机组发电设备中，水轮发电机组运行过程监控要求高，比如振动不大于0.04 mm，摆度不大于0.08 mm，而要达到上述要求不仅在水轮发电机组建设安装时要达到预设的精度要求，也需要避免水轮发电机组在运行时间长后，部件受损而影响运行精度，对于水轮发电机组来说，发电动力来源于高水头高压冲击水轮机，使水轮机转动，水轮机的转动通过法兰连接传动至发电机主轴，方可实现发电，因此，法兰连接的可靠性、耐久性是需要不断研究改进的。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构，防腐能力强，且使法兰连接固定牢靠。
5.提供一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构的制备方法，制备工艺简单，纳米粒子和微米粒子分散均匀。
6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构，包括：粗糙层，其布设于所述法兰的接合面表面；第一涂层，其敷设于所述粗糙层上，所述第一涂层内部分散有多个纳米粒子；第二涂层，其敷设于所述第一涂层上，所述第二涂层内部分散有多个微米粒子。
7.优选的是，所述粗糙层为所述法兰的接合面向下凹陷形成多个沟槽，所述沟槽的深度为400~600 nm。
8.优选的是，所述纳米粒子为纳米壳聚糖，所述微米粒子为二氧化硅。
9.优选的是，所述纳米粒子的粒径为20~80 nm，所述微米粒子的粒径为0.2~1 μm。
10.优选的是，所述第一涂层和所述第二涂层的厚度分别为90~100 μm和100~150 μm。
11.提供一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将所述法兰的接合面清洗干净，去除浮尘，然后在所述法兰的接合面上打磨出多个沟槽；步骤二、制备均匀分散有纳米粒子的环氧树脂清漆，然后喷涂至所述法兰的接合面上；步骤三、干燥后形成第一涂层，制备均匀分散有微米粒子的环氧树脂清漆，然后喷涂至所述第一涂层上，干燥后即形成所述第二涂层。
12.优选的是，制备均匀分散有纳米粒子的环氧树脂清漆的方法具体包括：
将纳米壳聚糖、分散剂t-155、非离子型水性聚氨酯、10~20%的环氧树脂清漆于3000~4500 rpm下搅拌，边搅拌边升温至45~50℃，搅拌15~20 min，然后将消泡剂和剩余的环氧树脂清漆以滴加方式加入，并在1 h内加完，加完后继续搅拌20~25 min即可，其中，纳米壳聚糖、分散剂、非离子型水性聚氨酯、消泡剂、环氧树脂清漆的质量比为5~8:0.8~1:0.2~0.4:0.4~0.8:100。
13.优选的是，分散剂选择分散剂t-155，消泡剂选择消泡剂012。
14.本发明至少包括以下有益效果：第一、第一涂层可牢固粘附在法兰接合面表面，第二涂层与第一涂层相互嵌合连接，粘附牢固，达到长久的防腐目的，并且形成凹凸不平的表面增大摩擦，以增强接合面的固定牢靠性，从而避免法兰在长久的高水头冲击下而松动，使法兰长期运行时，也能保持初始精度。
15.第二、纳米壳聚糖是首次应用于防腐涂料中，经试验发现，纳米壳聚糖自身密度和颗粒形状能够非常快速的与涂料混合均匀，并且长时间保持均匀状态，不上浮也不下沉，这样就有利于喷涂作业。
16.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
17.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
18.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.本发明提供一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构，包括：粗糙层，其布设于所述法兰的接合面表面；第一涂层，其敷设于所述粗糙层上，所述第一涂层内部分散有多个纳米粒子；第二涂层，其敷设于所述第一涂层上，所述第二涂层内部分散有多个微米粒子。
20.在上述技术方案中，通过在法兰接合面上先制造表面粗糙，比如开设出凹孔或沟槽，并且凹孔和沟槽的深度大于纳米粒子的粒径，小于微米粒子的粒径，当喷涂上第一涂层时，凹孔和沟槽内容纳有纳米粒子，增加第一涂层的粗糙度和硬度，并且凹孔内和沟槽内的纳米粒子与接合面其余表面的纳米粒子在涂料的粘结作用下形成整体，可以使纳米粒子稳定的敷设在接合面上，再喷涂第二涂层，第二涂层中的微米粒子覆盖在第一涂层上，并且可以落在纳米粒子形成的间隙中，在涂料的粘结作用下可以稳定在该间隙中，从而形成凹凸不平的表面，而且该凹凸不平的表面是在涂料的过渡作用下形成的，形成的流线是光滑的，这样在后期的与水接触的过程中，水中的杂质，比如沙、水生微生特则不易附着在法兰的接合面上，并且形成的凹凸不平的表面又可以增强接合面的固定牢靠性，从而避免法兰在长久的高水头冲击下而松动，使法兰长期运行时，也能保持初始精度。
21.在另一种技术方案中，所述粗糙层为所述法兰的接合面向下凹陷形成多个沟槽，所述沟槽的深度为400~600 nm。所述纳米粒子的粒径为20~80 nm，所述微米粒子的粒径为0.2~1 μm。采用上述尺寸和粒径的结合，一方面有利于涂料对纳米粒子和微米粒子的粘结作用，另一方面是沟槽可以容纳多个纳米粒子，并且形成间隙共微米料子嵌入，沟槽的条形形状也有利于纳米粒子、微米粒子、涂料三者的结合，最终形成均匀的凹凸表面和光滑的过渡面。
22.在另一种技术方案中，所述纳米粒子为纳米壳聚糖，所述微米粒子为二氧化硅。纳米壳聚糖是首次应用于防腐涂料中，经试验发现，纳米壳聚糖自身密度和颗粒形状能够非常快速的与涂料混合均匀，并且长时间保持均匀状态，不上浮也不下沉，这样就有利于喷涂操作，因为，现有技术中，加入颗粒剂在涂料中时，常出现颗粒剂分散不均，导致喷涂不均的现象。另一方面，纳米壳聚糖还可以与微米级的二氧化硅形成嵌设结构，形成以纳米壳聚糖、微米二氧化硅为节点，涂料为连接覆盖的网络结构，因而不易吸附水中的杂质，保持清洁，并且还具有凹凸不平的结构，可以增大摩擦，从而使法兰接合面固定牢靠。
23.在另一种技术方案中，所述第一涂层和所述第二涂层的厚度分别为90~100 μm和100~150 μm。纳米粒子被包裹于90~100 μm厚度内，微米粒子被包裹于100~150 μm，并且两层相互嵌合，可以形成致密的保护层，对法兰接合面进行防腐。
24.提供一种水轮机转轮法兰接合面的防腐摩擦结构的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将所述法兰的接合面清洗干净，去除浮尘，然后在所述法兰的接合面上打磨出多个沟槽；步骤二、制备均匀分散有纳米粒子的环氧树脂清漆，然后喷涂至所述法兰的接合面上；步骤三、干燥后形成第一涂层，制备均匀分散有微米粒子的环氧树脂清漆，然后喷涂至所述第一涂层上，干燥后即形成所述第二涂层。
25.在上述技术方案中，只需要将等接合的法兰接合面表面，进行简单的清洗和除尘，即可进行打磨，打磨通常采用砂布，为了提高打磨效率和打磨质量，可以采用打磨机器进行，然后采用高速减切机，将纳米粒子和微粒粒子分别分散到涂料中，再依次喷涂，整个作业时间短，需要的机械也是常见的，作业效率高，作业成本低。
26.喷涂原料试验室前试验：1、均匀分散有纳米粒子试验：《试验1》第一涂层的喷涂原料的制备方法：将纳米壳聚糖、分散剂t-155、非离子型水性聚氨酯、15%的环氧树脂清漆于4500 rpm下搅拌，边搅拌边升温至45℃，搅拌15 min，然后将消泡剂012和剩余的环氧树脂清漆以滴加方式加入，并在1 h内加完（实际用了58 min），加完后继续搅拌25 min，即得到第一涂层的喷涂原料，其中，纳米壳聚糖、分散剂、非离子型水性聚氨酯、消泡剂、环氧树脂清漆的质量比为6:0.8:0.4:0.5:100。
27.《试验2》第一涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验1，其中，不同的是未添加非离子型水性聚氨酯。
28.《试验3》第一涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验1，其中，不同的是未加热，在常温下进行。
29.《试验4》第一涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验1，其中，不同的是未加热，在常温下进行，并且也未添加非离子型水性聚氨酯。
30.2、均匀分散有微米粒子试验：《试验5》第二涂层的喷涂原料的制备方法：将二氧化硅、分散剂t-155、增稠剂612、聚氨酯丙烯酸酯、15%的环氧树脂清漆于3000 rpm下搅拌25 min，然后将消泡剂和剩余的环氧树脂清漆以滴加方式加入，并在1 h内加完（实际用了50 min），加完后继续搅拌40 min即可，其中，二氧化硅、分散剂t-155、增稠剂612、聚氨酯丙烯酸酯、消泡剂、环氧树脂清漆的质量比为8:0.8:0.2:0.4:0.6:100。
31.《试验6》第二涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验5，其中，不同的是未添加增稠剂612。
32.《试验7》第二涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验5，其中，不同的是未添加聚氨酯丙烯酸酯。
33.《试验8》第二涂层的喷涂原料的制备方法：方法同试验5，其中，不同的是未添加增稠剂612和聚氨酯丙烯酸酯。
34.《喷涂原料检验》第一涂层的喷涂原料和第二涂层的喷涂原料的粒子分散均匀性保持时间，见表1所示：表1 粒子分散均匀性保持时间由表1的数据可以看出，将试验1~8制备的喷涂原料置于常温下放置时，不出现沉淀的时间均不同，其中，试验1相比于试验4，是增加了非离子型水性聚氨酯，并且将整个体系的温度升温至45℃进行的，而两种技术手段的结合实现了保持时间的显著延长，而试验2
和3中只单独增加非离子型水性聚氨酯或仅升温，保持时间未有明显延长。
35.试验5相比于试验8，是同时增加了增稠剂612和聚氨酯丙烯酸酯，保持时间得到显著延长，而试验6和7，只单独增加了聚氨酯丙烯酸酯或增稠剂612，相比于试验8，保持时间并未得明显延长，聚氨酯丙烯酸酯或增稠剂612单独作用，均未对体系产生稳定作用，而当聚氨酯丙烯酸酯或增稠剂612结合后，改变了体系的微生态，有利于微粒粒子的稳定。
36.《试件喷涂检验》将第一涂层的喷涂原料和第二涂层的喷涂原料对钢板试件进行喷涂，试件1组喷涂一层第一涂层的喷涂原料，试件2组喷涂一层第二涂层的喷涂原料，试件3组直接喷涂环氧树脂清漆。
37.将各组试件分别置于4％nacl溶液（w/w）和５％醋酸溶液（w/w）中，观察试件涂层的外观，检测结果如表2所示：表2 稳定性检测由表2数据可以看出，试件1组和试件2组的两种试件比较，添加了非离子型水性聚氨酯的处理涂层原料或者增稠剂612和聚氨酯丙烯酸酯处理的涂层原料，其耐腐蚀性能并未受到显著影响，均能达到防腐要求。
38.在稳定性试验检测过程中，还得到另一发现，在表2数据中，试件1组（试验4原料）与试件3组（环氧树脂清漆）比较，增加了纳米壳聚糖粒子的涂料其防腐性能显著增强，即纳米壳聚糖粒子对涂料的防腐性能具有显著增强作用。
39.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。