CN109653803A - 一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法 - Google Patents

一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法 Download PDF

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Abstract

汽轮机司太立合金水蚀是蒸汽发电机组不可避免的现象，本发明提供了一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法，本质在于通过多模结构粉体自强化效应提高超音速火焰喷涂修复司太立合金的致密度和结合强度，并在涂层中引入压应力，提高涂层的服役寿命；该方法解决了传统技术对司太立合金水蚀后再制造层寿命低的问题，并可用于叶片不拆卸情况下的现场实施。

Description

一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法
技术领域
本发明属于表面工程技术领域，具体涉及汽轮机叶片司太立合金的水蚀损伤再制造的方法。
背景技术
汽轮机叶片在服役过程中受到湿蒸汽的影响，在进气侧易于发生水蚀损伤，形成锯齿状缺陷。由于汽轮机在运行过程中处于高速旋转状态，叶顶部分转速很高，离心力大，当部件表面存在水蚀形成的锯齿形缺陷时，在离心力的作用下，容易发生叶片断裂事故，危害电厂安全运行。司太立合金片具有优异的抗水蚀性能，但在现场施工过程中通过火焰钎焊司太立合金具有结合不牢固，一次成功率低、基体受热影响显著等问题，而通过堆焊的方式堆焊司太立合金具有热输入较大，影响钎焊层结合等问题。新兴的激光熔覆技术具有热输入低，结合强度高的特点，但以目前的激光熔覆装备而言，熔覆头体积较大，仍满足现场叶片窄空间施工的要求。传统喷涂技术不受叶片窄空间的影响，但具有结合强度低的缺点。为了实现在现场叶片不拆卸的情况下进行汽轮机叶片司太立合金的再制造，需要一种新的表面工程技术。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，通过大口径喷枪与多模粉体技术提供一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法，解决现有技术窄空间难以施工和涂层寿命低的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法，采用了多模结构粉体自强化技术使涂层获得致密的组织结构和结合强度，并保障涂层体系从基体开始到涂层表面均处于压应力状态，有助于提高抗水蚀性能，并适应现场窄空间喷涂；具体包括如下步骤：
步骤1：对修复区域锯齿状进行打磨处理，获得平滑的再制造表面，并进行喷砂处理，使表面粗糙度Ra达到50～200微米；
步骤2：将粒度分别为10～30微米的粉末和粒度为100～200微米的球形粉体材料进行机械混合形成具有多模结构的复合粉体，10～30微米的球形粉体材料和粒度为100～200微米的球形粉体材料材质成分相同，混合质量比例为1:(1.2～2.0)；
步骤3：采用喷嘴喉部直径为8～15mm的空气助燃超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷涂厚度应足以完全恢复型线；空气助燃超音速火焰喷涂第一丙烷压力为85～100psi，第二丙烷压力为95～105psi，空气压力为95～110psi，喷涂距离为250～320mm。送粉气体压力为55～75psi。
经过上述方法，可实现基于汽轮机司太立合金再制造，再制造涂层的结合强度显著高于传统喷涂涂层。其技术核心在于两方面，一方面采用粗细粉末同时送粉，实现粉末自喷丸强化；另一方面采用大口径喷嘴的空气助燃超音速火焰喷涂技术，可实现低温高压高速喷涂，在形成致密涂层的同时实现高强度喷丸效应，最终在涂层中形成压应力层，提高涂层的致密度、硬度以及涂层的抗水蚀性能。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)多模粉体自强化技术使涂层体系从基体开始到涂层表面均处于压应力状态，有助于提高抗水蚀性能。
2)大喷嘴超音速火焰喷涂技术可避免粉末堵塞喷嘴现象，可应用于现场施工。
附图说明
图1为本发明实施例喷涂结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例：针对某600MW机组汽轮机叶片司太立合金发生水蚀的现象，首先，对锯齿状的损伤进行打磨，形成平整的表面，对待再制造区域周边通过0.5mm薄铁皮进行防护，采用24目的棕刚玉进行喷砂，喷砂完成后对喷砂部位采用高压干燥空气进行清理。采用10～30微米的司太立6粉末作为修复材料，采用粒度为100～200微米的司太立6球形粉体材料作为喷丸材料，通过混粉器按质量比1:1.5进行机械混合并装入带搅拌装置的混粉器中，并采用空气助燃的超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷枪喉部直径为10mm。空气助燃超音速火焰喷涂第一丙烷压力为90psi，第二丙烷压力为98psi，空气压力为104psi，喷涂距离为300mm。送粉气体压力为70psi。喷涂分多道进行，喷涂厚度为0.8mm。在喷涂过程中，小颗粒的粉体材料优先沉积，大颗粒的司太立合金球形粉对涂层进行同质喷丸强化。所获得的涂层具有较高的致密度，孔隙率低于0.1％，界面结合紧密，如图1所示，同时这种喷涂方式可斜角度进行，因此不受汽轮机现场窄空间的限制。

Claims (1)

1.一种汽轮机叶片水蚀损坏再制造方法，其特征在于：采用了多模结构粉体自强化技术使涂层获得致密的组织结构和结合强度，并保障涂层体系从基体开始到涂层表面均处于压应力状态，有助于提高抗水蚀性能，并适应现场窄空间喷涂；具体包括如下步骤：
步骤1：对修复区域锯齿状进行打磨处理，获得平滑的再制造表面，并进行喷砂处理，使表面粗糙度Ra达到50～200微米；
步骤2：将粒度分别为10～30微米的粉末和粒度为100～200微米的球形粉体材料进行机械混合形成具有多模结构的复合粉体，10～30微米的球形粉体材料和粒度为100～200微米的球形粉体材料材质成分相同，混合质量比例为1:(1.2～2.0)；
步骤3：采用喷嘴喉部直径为8～15mm的空气助燃超音速火焰喷涂设备进行喷涂，喷涂厚度应足以完全恢复型线；空气助燃超音速火焰喷涂第一丙烷压力为85～100psi，第二丙烷压力为95～105psi，空气压力为95～110psi，喷涂距离为250～320mm。送粉气体压力为55～75psi。
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