提高加工工艺水平，采用耐腐蚀材料

加工工艺水平直接影响着水轮机的空化和空蚀性能，性能优良的转轮必须依靠加工质量来保证，我国水轮机空化和空蚀破坏严重的重要原因之一，就是加工制造质量较差，普遍存在头部型线不良（常为方头）、叶片开口相差较大、出口边厚度不匀、局部鼓包、波浪度大等制造质量问题，因此局部空化和空蚀破坏较严重。另外，转轮叶片铸造与加工后的型线，应尽量能与设计模型图一致，保证原型与模型水轮机相似。

提高转轮抗蚀性能的另一有效措施是采用优良抗蚀材料或增加材料的抗蚀性和过流表面采用保护层。一般不锈钢比碳钢抗空化性能优越。对于重要的中小型机组，可采用抗空化性能较好的材料，如铬钼不锈钢（Cr8CuMo）、低镍不锈钢（OGr13Ni）、13铬（Cr13）等，但造价较高。因为目前尚未完全了解材料空蚀过程的复杂性，许多材料性质对空蚀会有影响。例如，一方面十分坚硬的材料具有良好的抗蚀性能，如钨铬钴合钨碳化物、工具钢等。而另一方面一些非常软和有弹性的材料、如橡胶和其他高弹性体，也具有良好的抗蚀性能，此外，还观测到给定硬度的延性材料与硬度相同的脆性材料相比，一般延性材料的抗蚀性能较高。综合已有的研究成果有以下总的趋势：

（1）材料硬度的影响：材料硬度是抗空蚀的重要因素，一般硬度高的材料抗蚀能力强。然而，只有相当薄的表层硬度才事关重要。因而表面处理工艺使材料表面硬化对抗空蚀是有效的。对于易受应变硬化影响的材料在空泡溃灭压力冲击下都能增强表面硬度，如18-8Cr-Ni奥氏体不锈钢，虽然硬度只有145，比含17%Cr钢的硬度210低得多，但其空蚀失重量却少得多，这是由于它在空蚀过程中材料在反复冲击力的作用下增加了表面硬度，从而提高了抗蚀性能，所以奥氏体不锈钢对于抗空蚀特别成功。

（2）极限拉伸强度：材料的拉伸强度、屈服强度及延性越大，其抗蚀能力越强。

（3）材料的弹性：包括橡胶和其他高弹性体的一类材料，具有很高的延性，但弹性模量很低，在相当低强度的空化作用下，这些材料根本没有空蚀，而在较高强度的空化场中会产生较突然的彻底破坏。(www.xing528.com)

（4）材料的晶粒性质：材料的晶粒越细密，抗蚀能力越强，一般说来，合金能改善金属的晶格结构，因而能提高抗蚀性能。

（5）材料内部的非溶解物：金属材料中含有不纯物质则大大降低其抗空蚀能力，如铸铁中含有游离的石墨，所以铸铁的抗蚀性能很差。

综上所述，抗蚀材料应具有韧性强、硬度高、抗拉力强、疲劳极限高、应变硬化好、晶格细、好的可焊性等综合性能。目前从冶金和金属材料情况看，只有不锈钢和铝铁青铜近似地兼有这些特性。所以，目前倾向于采用以镍铬为基础的各类高强度合金不锈钢，并采用不锈钢整铸或铸焊结构，或以普通碳钢或低合金钢为母材，堆焊或喷焊镍铬不锈钢作表面保护层，后者方案比较经济。

中小型水轮机普遍使用ZG25～35碳钢，其价格低，工艺性能较好，但抗空化性能差，因此在过流表面采用保护层，是近年来国内广泛使用的空化空蚀防护方法。一种是采用不锈钢焊条铺焊一层或数层不锈钢防护层，增强空化空蚀部位的抗蚀性。另一种是采用弹性好的非金属涂层。金属涂层材料包括塑料、橡胶和树脂制品。涂层的抗空蚀性能不但与涂层材料性质有关，而且还与涂层厚度有关，一般厚度越大，抗空蚀性能越好。非金属材料涂层可节省贵重金属材料，是一种很有前途的防护措施。这种方法在一定程度上是有效的，但由于叶片背面经常是负压，对覆盖层吸力较大，故容易脱落而失效。