Cơ chế mòn 

Các bộ phận tuabin dưới nước; bánh công tác, cánh tuabin, cánh dẫn hưỡng, buồng xoắn tuabin, head cover, bottom ring, v.v…chịu tác động trực tiếp của luồng nước và cơ chế mòn xảy ra do ăn mòn, xói mòn và xâm thực.

Mòn dạng xói mòn là dạng quá trình cắt kim loại do trong nước có nhiều thành phần hạt như cát, phù sa, khoáng vật. Các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến xói mòn là hàm lượng, khối lượng, độ cứng, vận tốc tương đối và góc tương tác của các hạt. Xâm thực là một dạng của mỏi bề mặt. Xâm thực  thường gắn liền với chiều cao hút và các thông số dòng chảy tuabin. Cả hai dạng xói mòn và xâm thực có thể xảy ra đồng thời và tương tác lẫn nhau.

Vật liệu

Lựa chọn các vật liệu thích hợp cho các bộ phận tuốc bin dưới nước là rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ lâu dài của chúng  và để tránh thường xuyên phải dừng hoạt động. Các vật liệu, ngoài đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khác, thì khả năng chống xói mòn và có tính hàn tốt là yếu tố quan trọng để cho phép sửa chữa hàn tại chỗ.

Trước đây, thép cacbon thấp và thép 13Cr1Ni  được sử dụng cho bánh công tác tua bin thủy điện và cánh dẫn hướng  nhưng chúng bị xói mòn và xâm thực quá mức. Gần đây,  thép martensitic 410NiMo đã được sử dụng. Thép này cung cấp đặc tính cơ học tốt,đặc biệt là độ dai va đập, cùng với khả năng gia công thỏa mãn, tính hàn và khả năng chống xói mòn và xâm thực tốt.

Vật liệu thường được sử dụng cho các bộ phận khác nhau của tuốc bin được đưa ra trong Bảng 1. Sự lựa chọn hiển nhiên dường như chủ yếu là thép 410NiMo martensitic cho các bộ phận dưới nước, cùng với thép không gỉ Austenitic có chọn lọc.

Một tua bin nước hoạt động trong nước bùn cần xem xét cẩn trọng và cần tăng độ dày của cánh bánh công tác ở vùng dễ bị xói mòn. Những vùng này chủ yếu là cạnh ra của bánh công tác gần với gờ của vỏ bao quanh tuabin Francis, và gần tiết diện xoắn của cạnh gờ ra của vỏ tuabin Kaplan.Thiệt hại do xói mòn xảy ra ở trên cạnh chịu áp lực của các cánh.

Bảng 1: Vật liệu sử dụng cho các bộ phận của tuabin

Vật liệu hàn cho thép không gỉ Martensit 410NiMo

Vật liệu hàn loại 410NiMo đã được sử dụng thành công cho hàn thép không gỉ 410NiMo. Kim loại hàn của vật liệu này thậm chí có độ bền cao hơn nhiều so với vật liệu gốc và tăng khả năng chống mềm hóa trong quá trình xử lý nhiệt sau hàn (PWHT). Kim loại hàn 410NiMo có độ bền cao (>760MPa) với khả năng chống ăn mòn, chống xâm thực hidro, sulphide-induced SCC, và độ bền vật liệu ở nhiệt độ dưới 0 độ F tốt hơn so với thép gốc 12%Cr (410).

martensit 410NiMo bao gồm que hàn bọc thuốc, dây hàn MIG, que hàn TIG và dây hàn lõi thuốc (bảng 2). Chúng được sử dụng để hàn tuabin thủy điện, thân van, bơm, và các đường ống áp lực cao- các ứng dụng mà độ cứng cao không được chấp nhận.

Vật liệu hàn OERLIKON martensit 410NiMo bao gồm que hàn bọc thuốc, dây hàn MIG, que hàn TIG ( bảng 3)

Bảng 2: Vật liệu hàn 410NiMo của hãng METRODE cho thép martensit 410NiMo

Bảng 3: Vật liệu hàn 410NiMo của hãng OERLIKON cho thép martensit 410NiMo

Bảng 4: Đặc tính cơ học tiêu biểu của kim loại hàn của que hàn TIG ER410NiMo, sau khi

xử lý nhiệt sau hàn tại nhiệt độ 610 °C/1giờ