Опыт выбора кавитационно-стойких сталей для предвключённых колес центробежных насосов специализации АО «ВНИИАЭН»

Abstract

Сформулировать проблематику повышения устойчивости к кавитационной эрозии рабочих органов центробежных насосов за счет поиска наиболее подходящих марок сталей и провести обзор по опыту использования кавитационно-стойких сталей для предвключённых колес центробежных насосов специализации АО «ВНИИАЭН». Аналитический и статистический анализ проводился с использованием материалов по исследованию и экспериментальной отработки кавитационно-стойких сталей для предвключённых колес центробежных насосов в АО «ВНИИАЭН», а также с использованием материалов открытых публикаций. Данная статья посвящена проблеме разрушения рабочих органов центробежных насосов, возникающей вследствие воздействия кавитации. Продемонстрировано, что для центробежных насосов наиболее эффективным способом повышения кавитационных свойств является применение первой шнекоцентробежной ступени, поэтому исследование кавитационно-стойких сталей проводилось на предвключенных колесах, которые работая в режиме развитой кавитации наиболее подвергаются кавитационному воздействию. Приводятся результаты исследований на экспериментальных модельных стендах и натурных насосах. Проведена оптимизация выбора сталей, стойких против кавитационного воздействия. Показана взаимосвязь химических и механических свойств сталей с сопротивлением кавитационному воздействию. Помимо этого, на примере плавки стали 08Х15Н4ДМЛ показана важность структурных свойств стали. В статье приведено обоснование того, что потенциал повышения кавитационно-эрозионных свойств рабочих органов центробежных насосов исключительно за счет улучшения гидродинамических характеристик проточной части практически исчерпан, поэтому большее внимание необходимо уделить поиску кавитационно-стойких сталей для изготовления рабочих органов. Показано, что для достижения лучших кавитационно-эрозионных качеств необходимо выдерживать определенное взаимодействие выбранных химических и механических свойств материалов. Продемонстрирована возможность за счет доработки технологического процесса плавки достижения лучшей стойкости к кавитационной эрозии на примере стали 08Х15Н4ДМЛ.

Keywords

• кавитационное воздействие; предвключенное колесо (шнек) насоса; параметры кавитационной эрозии; свойства сталей; отливки и поковки стали 08Х15Н4ДМЛ.