CN105018926B - 一种船用汽轮机转子损伤修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种船用汽轮机转子损伤修复方法对船用汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面上深度较大(深度≥0.3mm)的腐蚀凹坑、冲蚀凹坑等损伤缺陷进行修复时,首先采用电阻热能微弧堆焊技术对损伤缺陷进行焊补,焊补后的汽轮机转子进行修整之后采用固体激光器利用激光熔覆技术在其表面制备耐磨抗腐蚀防护涂层,然后经后加工达到汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面的要求尺寸。采用电阻热能微弧堆焊技术和激光熔覆技术制备出的功能涂层,外观均匀、组织致密,熔覆层与基材之间形成冶金结合,且稀释率低,有效解决了汽轮机转子汽封轴颈易磨损、叶轮盘面易遭受蒸汽冲蚀的难题。
Description
技术领域
本发明属于表面修复工程技术领域,具体涉及一种船用汽轮机转子表面损伤修复方法,全方位延长其使用寿命。
背景技术
近年来,在维修保障新装备的过程中发现,船用汽轮机转子汽封轴颈表面发生腐蚀磨损、叶轮盘面出现冲蚀损伤的情形普遍存在,已成为维修保障的难点问题。例如船用汽轮辅机转子,如凝水增压泵汽轮机转子、给水泵汽轮机转子和鼓风机汽轮机转子,其汽封轴颈运动表面,因在服役过程中受到磨损、腐蚀、振动等因素影响,极易发生损伤,已成为维修保障工作中的热点难点问题。汽轮机转子是汽轮辅机的关键部件,其价值昂贵,使用工况苛刻(转速高,受饱和蒸汽侵蚀),修复过程中对所制备的功能涂层有着特殊的要求,一方面,涂层结合强度要高、耐磨性要好,另一方面,涂层要具备优良的耐腐蚀、抗饱和蒸汽冲损性能;同时,还必须有效防止在修复过程中基体变形。
基于这一情况,为提高汽封轴颈表面的耐磨耐蚀性能,生产厂家在新品制造时,对汽封轴颈表面采取了电镀硬铬的强化处理措施。但经运行实践检验,电镀硬铬层难以满足该工况要求。现有技术中也有许多采用激光熔覆技术对汽轮机转子汽封轴颈修复的研究成果,例如申请号为200410021471.7的发明专利申请“一种激光修复的发电机、汽轮机转子轴及其修复方法”、申请号为201210351284.X的发明专利申请“十字轴的激光熔覆修复工艺”、申请号为201310310313958.1的发明专利申请“高速旋转机械轴的激光熔覆修复合金粉末及修复方法”等,上述修复方案所采用的激光熔覆技术,均未提出如何解决汽轮机转子汽封轴颈出现腐蚀深坑的问题,同时所采用的熔覆设备制备的涂层温度变化小,易产生温度积聚,则为避免应力作用产生裂纹,熔覆层的厚度会有所限制,熔覆质量不稳定,效率也较低。
同样,船用滑油泵、燃油泵汽轮机转子在运行过程中,叶轮上、下盘面及平衡孔因受到高压饱和蒸汽的冲蚀作用,出现了成片发散、层叠的冲蚀凹坑,导致转子平衡破坏,机组振动加剧、稳定性下降,也成为维修保障“瓶颈”。目前对于汽轮机转子叶轮盘面局部损伤可以采用焊补的方法进行修复,但焊补过程中局部会产生应力,严重时会产生变形,尤其是对于叶轮盘面产生大面积损伤的转子,只能换新处理,尚未发现采用激光熔覆技术对叶轮盘面修复的报道。
发明内容
本发明提供一种船用汽轮机转子损伤修复方法,由该方法制备的涂层与基体能实现冶金结合,恢复原有尺寸的同时,提高其耐磨抗腐蚀性能,适用于汽轮机转子上深度较大的汽封轴颈腐蚀凹坑和叶轮盘面蒸汽冲蚀凹坑缺陷的修复,从而延长船用汽轮机转子的使用寿命。
为达到上述技术目的,本发明采用以下技术方案实现,一种船用汽轮机转子损伤修复方法,包括下述步骤:
(1)采用电阻热能微弧堆焊技术对船用汽轮机转子工件的汽封轴颈表面及叶轮盘面损伤缺陷(深度≥0.3mm)进行修复,具体修复工艺如下:
(11)表面预处理:对工件损伤缺陷部位进行修整使其表面光顺,并去除油污。
(12)表面焊补:采用精密补焊机进行修复,精密补焊机工作模式选择为精密氩焊的脉冲点焊状态,调整焊补电流和脉冲时间,并根据焊补电流调整氩气流量,保证气体通畅,之后开始对工件损伤缺陷进行焊补,焊补过程预留加工余量;
(13)后加工:对焊补后的工件损伤缺陷表面进行修整,使其表面与工件基体尺寸一致;
(14)检验:进行探伤检验,以检验焊补后的工件损伤缺陷部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷,若不存在,进行步骤(2),若存在,去除裂纹、砂眼类缺陷后,返回步骤(12)至(14)。
(2)采用激光熔覆技术分别在船用汽轮机转子工件汽封轴颈表面和叶轮盘面制备耐磨抗腐蚀防护涂层,激光熔覆设备选择为固体激光器,具体制备工艺如下:
(21)熔覆层制备:选择熔覆材料,固体激光器开机并预燃成功后调整固体激光器的透镜与工件之间的距离为160~180mm、激光束与工件法线的夹角为15°~30°,同时调整保护气体方向和流量,之后固体激光器开始进行熔覆层制备;熔覆过程中保证激光束光斑叠加量为30%~50%,所形成的各熔池中心均应有凹陷小孔,熔覆过程预留加工余量;
(22)后加工:对熔覆后的工件表面进行加工至要求尺寸和精度;
(23)检验:进行探伤检验,以检验熔覆部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷,若不存在,激光熔覆过程完成,在工件汽封轴颈表面和叶轮盘面形成耐磨抗腐蚀防护涂层;若存在,去除裂纹、砂眼类缺陷后,返回步骤(21)至(23)。
在本发明的技术方案中,还包括如下附加技术特征:
在步骤(12)中,精密补焊机的焊补电流为80~130A,脉冲时间为80~140ms,当焊补电流为80~100A时,氩气流量为4~6L/min,当焊补电流为100~130A时,氩气流量为5~9L/min。
精密补焊机所用堆焊材料为ER308焊丝,其直径为0.8~1.2mm。
步骤(2)中,在汽轮机转子汽封轴颈表面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层为采用激光熔覆镍基合金粉末Ni60A制备的Ni60A涂层,按重量百分比,所述镍基合金粉末Ni60A中各组分含量:C为0.5-1.1%、Si为3.5-5.5%、B为3.0-4.5%、Cr为15-20%、Fe≤5.0%,其余为Ni;在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层包括采用激光熔覆铁基合金粉末43X制备的43X涂层,按重量百分比,所述铁基合金粉末43X中各组分含量:Mo为1.4%、Mn为0.6%、Cr为15%、Ni为4.3%、Si为1.3%、B为0.8%、其余为Fe。
在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层还包括在制备43X涂层之后激光熔覆镍基合金粉末IN625制备的IN625涂层,按重量百分比,镍基合金粉末IN625中各组分含量:C≤0.03%、Mo为8-10%、Fe≤1.5%、Mn为0.2-0.5%、Cr为20-23%、Si为0.3-0.5%、Nb为3.15-3.85%、其余为Ni。
所述镍基合金粉末Ni60A的粒径为45~106μm,所述铁基合金粉末43X的粒径为53~150μm,所述镍基合金粉末IN625的粒径为53~150μm。
所述固体激光器为YAG固体激光器,其工作电流为280~320A,脉宽为3.0~3.2ms,频率为6~10Hz,送粉量为5~10g/min。
在步骤(14)与步骤(2)之间还包括有对焊补后的船用汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面进行形状修整及非熔覆表面保护的步骤。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和积极效果:
1、采用本发明一种船用汽轮机转子损伤修复方法对船用汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面上深度较大(深度≥0.3mm)的腐蚀凹坑、冲蚀凹坑等损伤缺陷进行修复时,首先采用电阻热能微弧堆焊技术对损伤缺陷进行焊补,焊补后的汽轮机转子进行修整之后采用固体激光器利用激光熔覆技术在其表面制备耐磨抗腐蚀防护涂层,然后经后加工达到汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面的要求尺寸。采用电阻热能微弧堆焊技术和激光熔覆技术制备出的功能涂层,外观均匀、组织致密,熔覆层与基材之间形成冶金结合,且稀释率低,有效解决了汽轮机转子汽封轴颈易磨损、叶轮盘面易遭受蒸汽冲蚀的难题;
2、不仅可以将汽轮机转子关键易损部位尺寸还原,而且修复之后的汽封轴颈和叶轮盘面耐磨性能远超过基体,大大延长了船用汽轮机转子的使用寿命,经实践得知,采用本发明修复方法对船用汽轮机转子进行修复,其使用寿命可延长5倍以上;
3、激光熔覆时采用固体激光器,固体激光器发射的脉冲激光,只在每一激光光斑点处陆续形成熔池,则下一个熔池形成时,前一熔池已经得到了冷却,进而可以实现涂层的快速加热和快速冷却,不会产生温度积聚,利于应力释放,避免裂纹产生,从而涂层厚度可层层叠加,工件温度能够控制在80℃以下,避免影响工件的热处理性能。
附图说明
图1(a)为激光熔覆Ni60A涂层的金相组织照片;
图1(b)为激光熔覆Ni60A涂层的扫描电镜照片;
图2(a)为激光熔覆43X涂层的金相显微组织照片;
图2(b)为激光熔覆43X涂层的扫描电镜照片;
图3(a)为激光熔覆IN625涂层的金相显微组织照片;
图3(b)为激光熔覆IN625涂层的扫描电镜照片;
图4(a)为30°冲蚀攻角工件基体冲蚀后的微观形貌照片;
图4(b)为43X涂层冲蚀后的微观形貌照片;
图4(c)为IN625涂层冲蚀后的微观形貌照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例提出一种船用汽轮机转子损伤修复方法,适用于对汽轮机转子汽封轴颈表面深度较大(不小于0.3mm)的腐蚀凹坑和叶轮盘面深度较大(不小于0.3mm)的蒸汽冲蚀凹坑进行修复,具体修复步骤如下:
(1)采用电阻热能微弧堆焊技术对船用汽轮机转子工件的汽封轴颈表面及叶轮盘面损伤缺陷进行修复,具体修复工艺如下:
(11)表面预处理:对工件损伤缺陷部位采用电动工具或手工打磨等方法进行修整使其表面光顺,用丙酮擦拭工件去除油污;
(12)表面焊补:采用精密补焊机进行修复,精密补焊机工作模式选择为精密氩焊的脉冲点焊状态,调整焊补电流和脉冲时间,并根据焊补电流调整氩气流量,保证气体通畅,之后开始对工件损伤缺陷进行焊补;焊补过程中发现焊补效果较差时,须更换或重新磨削钨极,焊补过程预留加工余量,以便后加工修整,加工余量一般为高于工件基体表面0.5mm左右;
(13)后加工:对焊补后的工件损伤缺陷表面进行修整,使其表面与工件基体尺寸一致,即与工件基体表面处于同一平面上;
(14)检验:可通过着色或其他探伤方式进行探伤检验,以检验焊补后的工件损伤缺陷部位是否存在裂纹、砂眼等明显缺陷,若不存在裂纹、砂眼等明显缺陷,继续进行下述步骤(2),若存在,可采用手工打磨的方法去除裂纹、砂眼类缺陷后,返回步骤(12)至(14),直至探伤检验无裂纹、砂眼等明显缺陷;
经探伤检验焊补后的工件损伤缺陷部位无裂纹、砂眼等明显缺陷后,继续进行下述步骤(2);
(2)采用激光熔覆技术分别在船用汽轮机转子工件汽封轴颈表面和叶轮盘面焊补部位制备耐磨抗腐蚀防护涂层,激光熔覆设备选择为固体激光器,具体制备工艺如下:
(21)熔覆层制备:选择熔覆材料,固体激光器开机并预燃成功后调整固体激光器的透镜与工件之间的距离、激光束与工件法线的夹角,同时调整保护气体方向和流量,之后固体激光器开始进行熔覆层制备;熔覆过程中保证激光束光斑叠加量为30%~50%以使充分熔化熔覆材料,所形成的各熔池中心均应有凹陷小孔以表明已充分熔化,同理,熔覆过程预留0.5mm左右的加工余量;
(22)后加工:可采用机械加工的方法对熔覆后的工件表面进行加工至要求尺寸和精度;
(23)检验:可采用着色探伤或其他探伤方式进行探伤检验,以检验熔覆部位是否存在裂纹、砂眼等明显缺陷,若不存在,激光熔覆过程完成,在工件汽封轴颈表面和叶轮盘面形成耐磨抗腐蚀防护涂层;若存在,返回步骤(21)至(23),可采用手工打磨的方法去除裂纹、砂眼类缺陷后,直至熔覆部位无裂纹、砂眼等明显缺陷。
本实施例中,固体激光器的透镜与工件之间的距离以160~180mm为宜,激光束与工件法线的夹角以15°~30°为宜,以使激光能量尽可能集中,使熔覆材料充分熔化,且能够防止激光反射损坏激光发生器;保护气体方向和流量以能够吹去飞溅的熔覆材料,防止飞溅的熔覆材料溅到激光发生器透镜上损坏镜片为准,保护气体同时还能起到冷却激光发生器发射头的作用。
为了使得焊材与汽轮机转子工件基体良好结合,在步骤(12)中精密补焊机的焊补电流为80~130A,脉冲时间为80~140ms;当焊补电流为80~100A时,氩气流量为4~6L/min,当焊补电流为100~130A时,氩气流量为5~9L/min。
优选地,焊补电流选择为130A,脉冲时间为140ms。另外,精密补焊机所用堆焊材料采用ER308焊丝,其直径为0.8~1.2mm,优选地,ER308焊丝的直径为1.2mm。
进一步地,步骤(2)中,在汽轮机转子汽封轴颈表面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层为采用激光熔覆镍基合金粉末Ni60A制备的Ni60A涂层,按重量百分比,所述镍基合金粉末Ni60A中各组分含量:C为0.5-1.1%、Si为3.5-5.5%、B为3.0-4.5%、Cr为15-20%、Fe≤5.0%,其余为Ni;在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层包括采用激光熔覆铁基合金粉末43X制备的43X涂层,按重量百分比,所述铁基合金粉末43X中各组分含量:Mo为1.4%、Mn为0.6%、Cr为15%、Ni为4.3%、Si为1.3%、B为0.8%、其余为Fe。
更进一步地,在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层还包括在制备43X涂层之后激光熔覆镍基合金粉末IN625制备的IN625涂层,按重量百分比,镍基合金粉末IN625中各组分含量:C≤0.03%、Mo为8-10%、Fe≤1.5%、Mn为0.2-0.5%、Cr为20-23%、Si为0.3-0.5%、Nb为3.15-3.85%、其余为Ni。IN625涂层硬度适中,切削加工性能好,有利于步骤(22)中的机械加工,以便熔覆后的工件表面达到要求尺寸和精度。
采用镍基合金粉末Ni60A、铁基合金粉末43X及镍基合金粉末IN625作为熔覆材料,其热膨胀系数与工件基体本身热膨胀系数相近,则激光熔覆时不容易产生应力,可进一步避免裂纹的产生。
优选地,镍基合金粉末Ni60A的粒径为45~106μm,铁基合金粉末43X的粒径为53~150μm,镍基合金粉末IN625的粒径为53~150μm。
步骤(2)中所用固体激光器选择YAG固体激光器,其工作电流范围为280~320A,脉宽为3.0~3.2ms,频率为6~10Hz,送粉量为5~10g/min。在本实施例中,固体激光器运行状态下的工艺参数为:电流300A,脉宽3.0ms,频率9Hz,送粉量8g/min。
在步骤(14)与步骤(2)之间还包括有对焊补后的船用汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面进行形状修整及非熔覆表面保护的步骤,防止飞溅的熔覆材料溅到非熔覆表面上。在熔覆汽封轴颈时,非熔覆表面主要是汽轮机转子叶轮盘面,熔覆汽轮机转子叶轮盘面时,非熔覆表面主要是汽封轴颈颈部位。
为了检验采用本实施例修复方法修复后的汽轮机转子的性能,采用试验仪器进行了各种性能的检验。
一、激光熔覆层的显微结构
激光熔覆层的显微结构如图1~图4所示,涂层结构完整,没有大的孔洞和裂纹,涂层与基体完全熔合,无气孔等明显缺陷。
二、激光熔覆层的显微硬度
表1 激光熔覆层的显微硬度测试结果
熔覆层/基材 | 测试数值(HV0.3) | 平均值 |
汽封轴颈(镀铬) | 840,834,716,765,812 | 793.4 |
叶轮盘面 | 208,211,201,218,212 | 210 |
Ni60A | 1044.6,980.9,1068.8,1025.2,1037.7 | 1031.4 |
43X | 358,331,322,356,358 | 345 |
IN625 | 247,218,206,217,231 | 223.8 |
表1为激光熔覆层的显微硬度测试结果(显微硬度依据GBT 4340.1-2009进行检测,载荷为0.3千克力,即300g,加载时间为15s)。由表1可知,激光熔覆Ni60A涂层的平均显微硬度达到1000HV0.3以上,高于原电镀硬铬层,材料的耐磨性与硬度虽然没有直接的对应关系,但硬度在一定程度上却表征涂层的耐磨性。因此采用Ni60A合金粉末作为熔覆材料对汽轮机转子汽封轴颈修复,可以制备出具有高硬度的激光熔覆层,提高汽封轴颈的耐磨性。激光熔覆制备的43X涂层和IN625涂层的显微硬度均高于叶轮盘面基体硬度,不仅能够恢复原有几何尺寸,而且提高耐磨抗气蚀性能,同时由于IN625涂层硬度适中,对后续机械加工有利。
三、激光熔覆层的结合强度
表2激光熔覆层的结合强度测试结果
熔覆层 | 测试强度(MPa) | 平均值 | 断裂位置 |
Ni60A | 70.42,68.63,72.52 | 70.52 | 涂层与加载块胶层 |
43X | 65.12,74.87,71.41 | 70.47 | 涂层与加载块胶层 |
IN625 | 68.55,72.43,71.54 | 70.84 | 涂层与加载块胶层 |
激光熔覆层的结合强度测试结果如表2所示(结合强度按国标GB/T8642-2002进行测试)。由表2可知,涂层的结合强度平均值超过70MPa,且断裂面出现在胶层上,说明涂层的实际结合强度大于测量值,说明激光熔覆层与基体之间实现了冶金结合。
四、激光熔覆层的稀释率
激光熔覆层的稀释率根据如下公式计算:
η=h/(H+h)
其中,H+h分别由扫描电镜照片图1(b)、图2(b)、图3(b)熔深+熔高得到,h分别由扫描电镜照片图1(b)、图2(b)、图3(b)基体熔深高度得到。
根据上述公式,激光熔覆层的稀释率计算结果如表3所示。由表3可知,基体的稀释率均较小,这说明采用激光熔覆技术能够在保证实现冶金结合的前提下,制备出稀释率较低的熔覆层,从而实现装备零部件表面修复与强化;同时因其稀释率很低,对基材的破坏性小,因而不会影响到基体原来的使用性能。
表3 稀释率测试结果
熔覆层 | Ni60A | 43X | IN625 |
η(%) | 10.8 | 8.9 | 9.6 |
五、激光熔覆Ni60涂层的耐磨性能
表4为试环磨损失重量和试块体积磨损量(依据GB/T12444-2006 《金属材料、磨损试验方法、试环-试块滑动磨损试验》进行试验)。由表可知,载荷为20N时,经1.5h摩擦磨损后,电镀硬铬试环的磨损失重量为Ni60A涂层的2倍;载荷为100N时,经1.5h摩擦磨损试验后,电镀硬铬试环的磨损失重量为Ni60A涂层的4倍。由此可以得出,耐磨性能大小为:Ni60A涂层>电镀硬铬层。
表4 摩擦磨损试验结果
由上述试验结果可以看出,激光熔覆镍基合金涂层耐磨性能明显优于电镀硬铬层,这主要是因为镍基自熔合金粉末中较高的含碳量促进高硬度弥散碳化物的形成;硅和硼元素作为脱氧剂和自熔剂,能改善流动性和润湿性,通过固溶强化和形成硼化物和硅化物弥散强化提高熔覆层的耐磨性;同时铬元素与碳、硼形成碳化铬和硼化铬硬质相,提高了熔覆层的耐磨性。
六、激光熔覆层的冲蚀磨损性能
表5 基体和涂层的冲蚀失重量
熔覆层/基体 | 30°冲蚀攻角失重量(g) |
基体 | 0.054 |
43X熔覆层 | 0.024 |
IN625熔覆层 | 0.044 |
冲蚀磨损试验参照ASTM G76-95标准进行,实验条件为大气环境,常温,磨料为棕刚玉,压缩空气压力为0.15MPa,冲蚀攻角选择30°。采用精度为0.1mg的BS210S型天平称量试样的冲蚀磨损质量损失。
基体、43X熔覆层和IN625熔覆层的冲蚀失重如表5所示。由表5可知,冲蚀攻角为30°时,43X熔覆层和IN625熔覆层的冲蚀失重量均小于基体的冲蚀失重量。基体、43X熔覆层和IN625熔覆层冲蚀后的微观形貌分别如图4(a)、图4(b)和图4(c)所示。由图中可以看出,43X熔覆层冲蚀后表面形貌起伏不大,IN625熔覆层次之,而基体表面出现明显的孔洞和粒子剥离。
冲蚀磨损试验结果表明,抗冲蚀性能大小依次为:43X熔覆层>IN625熔覆层>基体。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)采用电阻热能微弧堆焊技术对船用汽轮机转子工件的汽封轴颈表面及叶轮盘面上深度≥0.3mm的损伤缺陷进行修复,具体修复工艺如下:
(11)表面预处理:对工件损伤缺陷部位进行修整使其表面光顺,并去除油污。
(12)表面焊补:采用精密补焊机进行修复,精密补焊机工作模式选择为精密氩焊的脉冲点焊状态,调整焊补电流和脉冲时间,并根据焊补电流调整氩气流量,保证气体通畅,之后开始对工件损伤缺陷进行焊补,焊补过程预留加工余量;其中,精密补焊机的焊补电流为80~130A,脉冲时间为80~140ms,当焊补电流为80~100A时,氩气流量为4~6L/min,当焊补电流为100~130A时,氩气流量为5~9L/min;
(13)后加工:对焊补后的工件损伤缺陷表面进行修整,使其表面与工件基体尺寸一致;
(14)检验:进行探伤检验,以检验焊补后的工件损伤缺陷部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷,若不存在,进行步骤(2),若存在,去除裂纹、砂眼类缺陷后,返回步骤(12)至(14)。
(2)采用激光熔覆技术分别在船用汽轮机转子工件汽封轴颈表面和叶轮盘面制备耐磨抗腐蚀防护涂层,激光熔覆设备选择为固体激光器,具体制备工艺如下:
(21)熔覆层制备:选择熔覆材料,固体激光器开机并预燃成功后调整固体激光器的透镜与工件之间的距离为160~180mm、激光束与工件基体法线的夹角为15°~30°,同时调整保护气体方向和流量,之后固体激光器开始进行熔覆层制备;熔覆过程中保证激光束光斑叠加量为30%~50%,所形成的各熔池中心均应有凹陷小孔,熔覆过程预留加工余量;
(22)后加工:对熔覆后的工件表面进行加工至要求尺寸和精度;
(23)检验:进行探伤检验,以检验熔覆部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷,若不存在,激光熔覆过程完成,在工件汽封轴颈表面和叶轮盘面形成耐磨抗腐蚀防护涂层;若存在,去除裂纹、砂眼类缺陷后,返回步骤(21)至(23)。
2.根据权利要求1所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,精密补焊机所用堆焊材料为ER308焊丝,其直径为0.8~1.2mm。
3.根据权利要求1所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,步骤(2)中,在汽轮机转子汽封轴颈表面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层为采用激光熔覆镍基合金粉末Ni60A制备的Ni60A涂层,按重量百分比,所述镍基合金粉末Ni60A中各组分含量:C为0.5-1.1%、Si为3.5-5.5%、B为3.0-4.5%、Cr为15-20%、Fe≤5.0%,其余为Ni;在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层包括采用激光熔覆铁基合金粉末43X制备的43X涂层,按重量百分比,所述铁基合金粉末43X中各组分含量:Mo为1.4%、Mn为0.6%、Cr为15%、Ni为4.3%、Si为1.3%、B为0.8%、其余为Fe。
4.根据权利要求3所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,在汽轮机转子叶轮盘面制备的耐磨抗腐蚀防护涂层还包括在制备43X涂层之后激光熔覆镍基合金粉末IN625制备的IN625涂层,按重量百分比,镍基合金粉末IN625中各组分含量:C≤0.03%、Mo为8-10%、Fe≤1.5%、Mn为0.2-0.5%、Cr为20-23%、Si为0.3-0.5%、Nb为3.15-3.85%、其余为Ni。
5.根据权利要求4所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,所述镍基合金粉末Ni60A的粒径为45~106μm,所述铁基合金粉末43X的粒径为53~150μm,所述镍基合金粉末IN625的粒径为53~150μm。
6.根据权利要求3所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,所述固体激光器为YAG激光器,其工作电流为280~320A,脉宽为3.0~3.2ms,频率为6~10Hz,送粉量为5~10g/min。
7.根据权利要求1至6任一项所述的船用汽轮机转子损伤修复方法,其特征在于,在步骤(14)与步骤(2)之间还包括有对焊补后的船用汽轮机转子汽封轴颈和叶轮盘面进行形状修整及非熔覆表面保护的步骤。
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