CN107514291B - 一种耐水蚀汽轮机叶片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水蚀汽轮机叶片及其制备方法，涉及汽轮机叶片技术领域，包括叶根、叶身和叶冠，所述叶根、叶身和叶冠依次固定连接，所述叶身包括内圆弧面和外圆弧面，所述叶身上开设有至少两排导水孔，所述叶身在外圆弧面对应每排导水孔均设有挡水板，所述挡水板一端与叶根连接，另一端与叶冠连接。

Description

一种耐水蚀汽轮机叶片及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽轮机叶片技术领域，特别是涉及一种耐水蚀汽轮机叶片及其制备方法。
背景技术
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，又称为蒸汽透平，主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
汽轮机叶片受高温高压蒸汽的作用而工作，工作中承受着较大强度的水滴冲蚀，且蒸汽对汽轮机叶片进行冲击时，会使汽轮机叶片承受较大的冲击力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是汽轮机叶片工作中承受着较大强度的水滴冲蚀，且蒸汽对汽轮机叶片进行冲击时，会使汽轮机叶片承受较大的冲击力，克服现有技术的缺点，提供一种耐水蚀汽轮机叶片及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种耐水蚀汽轮机叶片，包括叶根、叶身和叶冠，所述叶根、叶身和叶冠依次固定连接，所述叶身包括内圆弧面和外圆弧面，其特征在于：所述叶身上开设有至少两排导水孔，所述叶身在外圆弧面对应每排导水孔均设有挡水板，所述挡水板一端与叶根连接，另一端与叶冠连接。
技术效果：在叶身上开设有导水孔，当蒸汽中的水分到达叶身的内圆弧面时，部分水分会直接透过导水孔，从外圆弧面直接脱离叶身，减小了汽轮机叶片内圆弧面承受蒸汽中水分冲蚀的程度，提高承受蒸汽的冲击性能，而叶身在外圆弧面一侧设有与每排导水孔相对应的挡水板，从外圆弧面脱离的水分会被挡水板阻碍，在挡水板水分与挡水板冲击的过程中，也会对叶身造成驱动力，可以较大程度的拟补叶身对蒸汽利用率的损失。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，所述挡水板向对应的导水孔方向倾斜，并与所述叶身之间形成夹角。
前所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，所述夹角为30～45°。
前所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，所述挡水板朝向叶身的一面设有若干导风槽。
前所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，所述导风槽与叶冠连通。
一种用于耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C 0.08～0.13％；Mn：0.35～0.65％；Cr：10.0～12.0％；Mo：0.10～0.4％；Co：2.5～3.5％；V：0.15～0.25％；Nb：0.05～0.12％；镍-二硫化钼：0.40～0.61％；镍-石墨：0.20～0.51％；钼：0.30～0.70％；N：2.4～3.0％；铬：0.01～0.04％；余量是Fe及杂质；
b、将C、Mn、Cr、Mo、Co、V、Nb、钼、N、铬、Fe及杂质放入到熔炼炉中，熔炼炉炉温升至910℃-940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃-940℃下保温2-3h；待合金液体温度降温至800-850℃时进行充分搅拌，并在800-850℃下加入精炼剂精炼除渣10min-20min；
c、将合金液体温度恒定在905-910℃下在制定好的模具中进行浇铸，形成带挡水板的汽轮机叶片坯体；
d、在汽轮机叶片坯体对应挡水板的位置打孔，形成若干排导水孔；
e、对汽轮机叶片坯体电镀镍-石墨复合镀层；
f、对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼复合镀层；
g、对汽轮机叶片坯体进行电解抛光。
前所述的一种耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，步骤g中，电解抛光包括：对汽轮机叶片坯体进行化学除油，依次采用热水洗、冷水洗，然后将汽轮机叶片坯体放置当电解液中，铅板做阴极，汽轮机叶片坯体做阳极，电压10伏，持续5-10min，将汽轮机叶片取出钝化，依次采用冷水洗、热水洗和热纯水洗。
前所述的一种耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，电解抛光时，保持电解液温度在60～80°。
本发明的有益效果是：
(1)本发明中将挡水板向对应的导水孔方向倾斜设置，可以提高挡水板阻碍透过导水孔的蒸汽的效果，从而提高挡水板对蒸汽的利用率；
(2)本发明中在挡水板上设有导水槽，可以将蒸汽导向至叶冠处，一方面可以提高挡水板对蒸汽的阻碍能力，提高对蒸汽的利用率，另一方面蒸汽导向至叶冠处时，会与叶冠发生撞击，再次对叶身产生动能；
(3)本发明中的钼、N以及铬可以提高汽轮机叶片的密闭性，蒸汽冲击汽轮机叶片时，无法透过汽轮机叶片中存在的气孔以及缝隙进入到汽轮机叶面内使得汽轮机叶片耐点蚀以及耐缝隙腐蚀，另外对汽轮机叶片电镀镍-石墨,石墨机械夹杂在镀层中,可以减小汽轮机叶片与蒸汽之间的摩擦力，减磨效果明显,降低了蒸汽对汽轮机叶片的冲蚀。
(4)本发明中对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼，二硫化钼有润滑效果,并机械夹杂在镍镀层中,可以是蒸汽较顺利的顺着汽轮机叶片的表面运动，而不会对汽轮节叶片之间发生较大程度的摩擦而对其进行冲蚀。
附图说明
图1为本实施例用于体现叶冠、叶根以及叶身的结构示意图；
图2为本实施例用于体现挡水板的结构示意图；
图3为本实施例用于体现导水孔的结构示意图。
其中：1、叶身；11、内圆弧面；12、外圆弧面；2、叶冠；3、叶根；4、导水孔；5、挡水板；51、夹角；52、导风槽。
具体实施方式
实施例1：本实施例提供的一种耐水蚀汽轮机叶片，结构如图1-3所示，包括叶根3、叶身1和叶冠2，叶根3、叶身1和叶冠2依次固定连接。
叶身1包括内圆弧面11和外圆弧面12，叶身1上开设有至少两排导水孔4，当蒸汽中的水分到达叶身1的内圆弧面11时，部分水分会直接透过导水孔4，从外圆弧面12直接脱离叶身1，减小了汽轮机叶片内圆弧面11承受蒸汽中水分冲蚀的程度，提高承受蒸汽的冲击性能。
在叶身1在外圆弧面12对应每排导水孔4均设有挡水板5，挡水板5一端与叶根3连接，另一端与叶冠2连接，从外圆弧面12脱离的水分会被挡水板5阻碍，在挡水板5水分与挡水板5冲击的过程中，也会对叶身1造成驱动力，可以较大程度的拟补叶身1对蒸汽利用率的损失。
挡水板5向对应的每排导水孔4方向倾斜，并与叶身1之间形成夹角51，夹角51为30～45°，这个角度范围内，可以提高挡水板5对蒸汽的阻碍效果。
挡水板5朝向叶身1的一面设有若干导风槽52，导风槽52与叶冠2连通。
一种用于耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C：0.08％；Mn：0.35％；Cr：10.0％；Mo：0.10％；Co：2.5％；V：0.15％；Nb：0.05％；镍-二硫化钼：0.40％；镍-石墨：0.20％；钼：0.30％；N：2.4％；铬：0.01％；余量是Fe及杂质；
b、将C、Mn、Cr、Mo、Co、V、Nb、钼、N、铬、Fe及杂质放入到熔炼炉中，熔炼炉炉温升至910℃-940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃-940℃下保温2-3h；待合金液体温度降温至800-850℃时进行充分搅拌，并在800-850℃下加入精炼剂精炼除渣10min-20min；
c、将合金液体温度恒定在905-910℃下在制定好的模具中进行浇铸，形成带挡水板5的汽轮机叶片坯体；
d、在汽轮机叶片坯体对应挡水板5的位置打孔，形成若干排导水孔4；
e、对汽轮机叶片坯体电镀镍-石墨复合镀层；
f、对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼复合镀层；
g、对汽轮机叶片坯体进行电解抛光，首先对汽轮机叶片坯体进行化学除油，依次采用热水洗、冷水洗，然后将汽轮机叶片坯体放置当电解液中，保持电解液温度在60～80°，铅板做阴极，汽轮机叶片坯体做阳极，电压10伏，持续5-10min，将汽轮机叶片取出钝化，依次采用冷水洗、热水洗和热纯水洗。
实施例2：本实施例提供的一种耐水蚀汽轮机叶片，结构如图1-3所示，包括叶根3、叶身1和叶冠2，叶根3、叶身1和叶冠2依次固定连接。
叶身1包括内圆弧面11和外圆弧面12，叶身1上开设有至少两排导水孔4，当蒸汽中的水分到达叶身1的内圆弧面11时，部分水分会直接透过导水孔4，从外圆弧面12直接脱离叶身1，减小了汽轮机叶片内圆弧面11承受蒸汽中水分冲蚀的程度，提高承受蒸汽的冲击性能。
在叶身1在外圆弧面12对应每排导水孔4均设有挡水板5，挡水板5一端与叶根3连接，另一端与叶冠2连接，从外圆弧面12脱离的水分会被挡水板5阻碍，在挡水板5水分与挡水板5冲击的过程中，也会对叶身1造成驱动力，可以较大程度的拟补叶身1对蒸汽利用率的损失。
挡水板5向对应的每排导水孔4方向倾斜，并与叶身1之间形成夹角51，夹角51为30～45°，这个角度范围内，可以提高挡水板5对蒸汽的阻碍效果。
挡水板5朝向叶身1的一面设有若干导风槽52，导风槽52与叶冠2连通。
一种用于耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C：0.13％；Mn：0.65％；Cr：12.0％；Mo：0.4％；Co：3.5％；V：0.25％；Nb：0.12％；镍-二硫化钼：0.61％；镍-石墨：0.51％；钼：0.70％；N：3.0％；铬：0.04％；余量是Fe及杂质；
b、将C、Mn、Cr、Mo、Co、V、Nb、钼、N、铬、Fe及杂质放入到熔炼炉中，熔炼炉炉温升至910℃-940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃-940℃下保温2-3h；待合金液体温度降温至800-850℃时进行充分搅拌，并在800-850℃下加入精炼剂精炼除渣10min-20min；
c、将合金液体温度恒定在905-910℃下在制定好的模具中进行浇铸，形成带挡水板5的汽轮机叶片坯体；
d、在汽轮机叶片坯体对应挡水板5的位置打孔，形成若干排导水孔4；
e、对汽轮机叶片坯体电镀镍-石墨复合镀层；
f、对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼复合镀层；
g、对汽轮机叶片坯体进行电解抛光，首先对汽轮机叶片坯体进行化学除油，依次采用热水洗、冷水洗，然后将汽轮机叶片坯体放置当电解液中，保持电解液温度在60～80°，铅板做阴极，汽轮机叶片坯体做阳极，电压10伏，持续5-10min，将汽轮机叶片取出钝化，依次采用冷水洗、热水洗和热纯水洗。
实施例3：本实施例提供的一种耐水蚀汽轮机叶片，结构如图1-3所示，包括叶根3、叶身1和叶冠2，叶根3、叶身1和叶冠2依次固定连接。
叶身1包括内圆弧面11和外圆弧面12，叶身1上开设有至少两排导水孔4，当蒸汽中的水分到达叶身1的内圆弧面11时，部分水分会直接透过导水孔4，从外圆弧面12直接脱离叶身1，减小了汽轮机叶片内圆弧面11承受蒸汽中水分冲蚀的程度，提高承受蒸汽的冲击性能。
在叶身1在外圆弧面12对应每排导水孔4均设有挡水板5，挡水板5一端与叶根3连接，另一端与叶冠2连接，从外圆弧面12脱离的水分会被挡水板5阻碍，在挡水板5水分与挡水板5冲击的过程中，也会对叶身1造成驱动力，可以较大程度的拟补叶身1对蒸汽利用率的损失。
挡水板5向对应的每排导水孔4方向倾斜，并与叶身1之间形成夹角51，夹角51为30～45°，这个角度范围内，可以提高挡水板5对蒸汽的阻碍效果。
挡水板5朝向叶身1的一面设有若干导风槽52，导风槽52与叶冠2连通。
一种用于耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C：0.1％；Mn：0.5％；Cr：11.0％；Mo：0.25％；Co：3％；V：0.2％；Nb：0.08％；镍-二硫化钼：0.50％；镍-石墨：0.35％；钼：0.50％；N：2.7％；铬：0.025％；余量是Fe及杂质；
b、将C、Mn、Cr、Mo、Co、V、Nb、钼、N、铬、Fe及杂质放入到熔炼炉中，熔炼炉炉温升至910℃-940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃-940℃下保温2-3h；待合金液体温度降温至800-850℃时进行充分搅拌，并在800-850℃下加入精炼剂精炼除渣10min-20min；
c、将合金液体温度恒定在905-910℃下在制定好的模具中进行浇铸，形成带挡水板5的汽轮机叶片坯体；
d、在汽轮机叶片坯体对应挡水板5的位置打孔，形成若干排导水孔4；
e、对汽轮机叶片坯体电镀镍-石墨复合镀层；
f、对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼复合镀层；
g、对汽轮机叶片坯体进行电解抛光，首先对汽轮机叶片坯体进行化学除油，依次采用热水洗、冷水洗，然后将汽轮机叶片坯体放置当电解液中，保持电解液温度在60～80°，铅板做阴极，汽轮机叶片坯体做阳极，电压10伏，持续5-10min，将汽轮机叶片取出钝化，依次采用冷水洗、热水洗和热纯水洗。
对比例：以杭州飞驰汽轮机叶片有限公司生产的汽轮机叶片作为对比例，与实施例1～实施例3制备的汽轮机叶片一起进行性能测试。测试结果如表1。
表1
试验结果：由表1可知，与市售普通汽轮机叶片相比，本发明制备的耐水蚀汽轮机叶片在耐水蚀性能、耐摩擦性能方面均表现出优异的性能，同时，对蒸汽的利用率也远远高于普通汽轮机叶片对蒸汽的利用率。因此，本发明提供的耐水蚀汽轮机叶片具有耐水蚀、耐摩擦的优点，综合性能优良，对蒸汽利用率高，有利于节能降耗。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种耐水蚀汽轮机叶片，包括叶根（3）、叶身（1）和叶冠（2），所述叶根（3）、叶身（1）和叶冠（2）依次固定连接，所述叶身（1）包括内圆弧面（11）和外圆弧面（12），其特征在于：所述叶身（1）上开设有至少两排导水孔（4），所述叶身（1）在外圆弧面（12）对应每排导水孔（4）均设有挡水板（5），所述挡水板（5）一端与叶根（3）连接，另一端与叶冠（2）连接；
配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C： 0.08～0.13%；Mn：0.35～0.65%；Cr ：10.0～12.0%；Mo：0.10～0.4%；Co：2.5～3.5%； V ：0.15～0.25%；Nb：0.05～0.12%；镍-二硫化钼：0.40～0.61%；镍-石墨：0.20～0.51%；钼：0.30～0.70%；N ：2.4～3.0%；铬：0.01～0.04%；余量是Fe及杂质。
2.根据权利要求1所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，其特征在于：所述挡水板（5）向对应的导水孔（4）方向倾斜，并与所述叶身（1）之间形成夹角（51）。
3.根据权利要求2所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，其特征在于：所述夹角（51）为30~45°。
4.根据权利要求1所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，其特征在于：所述挡水板（5）朝向叶身（1）的一面设有若干导风槽（52）。
5.根据权利要求4所述的一种耐水蚀汽轮机叶片，其特征在于：所述导风槽（52）与叶冠（2）连通。
6.一种用于权利要求1所述的耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：a、配料：该耐水蚀汽轮机叶片的化学成分及质量百分比含量包括：C： 0.08～0.13%；Mn：0.35～0.65%；Cr ：10.0～12.0%；Mo：0.10～0.4%；Co：2.5～3.5%； V ：0.15～0.25%；Nb：0.05～0.12%；镍-二硫化钼：0.40～0.61%；镍-石墨：0.20～0.51%；钼：0.30～0.70%；N ：2.4～3.0%；铬：0.01～0.04%；余量是Fe及杂质；b、将C、Mn、Cr、Mo、Co、V、Nb、钼、N、铬、Fe及杂质放入到熔炼炉中，熔炼炉炉温升至910℃-940℃，待炉料全部融化后进行充分搅拌，并在910℃-940℃下保温2-3h；待合金液体温度降温至800-850℃时进行充分搅拌，并在800-850℃下加入精炼剂精炼除渣10min-20min；c、将合金液体温度恒定在905-910 ℃下在制定好的模具中进行浇铸，形成带挡水板（5）的汽轮机叶片坯体；d、在汽轮机叶片坯体对应挡水板（5）的位置打孔，形成若干排导水孔（4）；e、对汽轮机叶片坯体电镀镍-石墨复合镀层；f、对汽轮机叶片坯体电镀镍-二硫化钼复合镀层；g、对汽轮机叶片坯体进行电解抛光。
7.根据权利要求6所述的一种耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，其特征在于：步骤g中，电解抛光包括：对汽轮机叶片坯体进行化学除油，依次采用热水洗、冷水洗，然后将汽轮机叶片坯体放置当电解液中，铅板做阴极，汽轮机叶片坯体做阳极，电压10伏，持续5-10min，将汽轮机叶片取出钝化，依次采用冷水洗、热水洗和热纯水洗。
8.根据权利要求7所述的一种耐水蚀汽轮机叶片的制备方法，其特征在于：电解抛光时，保持电解液温度在60~80℃。
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