葉頂間隙結構對軸流鉛鉍泵葉輪磨損特性的影響

常杰元 黎義斌,2 馬文生 張人會,2 劉欣 牛騰

1（蘭州理工大學 能源與動力工程學院 蘭州 730050）

2（蘭州理工大學核級泵先進裝備創新研究中心 蘭州 730050）

3（重慶水泵廠有限責任公司 重慶 400033）

高溫液態鉛鉍合金具有較好的導熱性、化學穩定性，第四代核能系統論壇將高溫液態鉛鉍金屬作為目標冷卻劑之一。軸流泵因其具有低揚程、結構簡單、安裝靈活等優點［1-2］，可滿足反應堆熱量轉移、結構安裝及安全性等設計要求，成為鉛鉍泵設計泵型之一［3］。而高溫液態鉛鉍介質屬于高密度、高能量和高黏度的不可壓縮流體，會對軸流葉片輪緣進口邊產生沖刷磨損效應［4］，使軸流葉片頭部形成卷邊磨損效應，造成材料表面保護膜破裂加速腐蝕［5］。

Zhang等［6］研究發現，高溫液態鉛鉍金屬會對鉛鉍泵葉輪輪緣產生侵蝕作用；Wang等［7］闡明軸流鉛鉍泵葉輪在工作狀態時處于高速旋轉，其表面的高溫液態金屬流動速度可以達到10 m·s-1；武少杰等［8］利用高溫液態金屬動能沖擊材料表面得到大寬深比焊縫，說明高溫液態鉛鉍金屬對材料的沖刷磨損效應不容忽視［9］；為了預測液態金屬對材料沖刷磨損特征，彭湃等［10］設計新型試驗裝置研究液態金屬對壁面材料的沖刷磨損。

目前，控制高溫液態鉛鉍金屬沖刷磨損材料表面的主要方法有耐磨蝕涂層技術及流場優化等［11-13］。Zhu等［14］通過微弧氧化的方法提高材料的耐腐蝕性；Kurata等［15］研究了合金涂層在防腐屏障中的適用性；Chen等［16］通過研究液態金屬與界面的潤濕性及剪切力表征材料耐腐蝕性；……