CN114622198A - 一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及B23P6/00技术领域，具体涉及一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法及应用。一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。通过本发明方法在电站发电机转子轴颈损伤处进行熔覆后，熔覆层与基材为完全的冶金结合，且熔覆层与基材的结合面处没有气孔、夹杂、显微裂纹的缺陷，熔覆层具有较高的表面硬度、耐磨、耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及B23P6/00技术领域，具体涉及一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法及应用。
背景技术
专利申请号为CN201810447384.X的中国专利公开了1000MW发电机组汽轮机转子汽封轴颈在线修复方法，解决了电站发电机转子汽封轴颈修复的问题，但对于需要修复后能得到高硬度、高强度、高耐磨性的轴颈损伤激光熔覆修复的技术没有进行公开。
专利申请号为CN201811450666.1的中国专利公开了一种修复发电机转子轴颈的方法，解决了发电机电站发电机转子轴颈修复后无裂纹、耐磨性好的问题，但对于需要修复后能得到高硬度、高强度、高耐磨性的轴颈损伤激光熔覆修复的技术没有进行公开。
发明内容
为了解决上面问题，本发明提供了一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
优选地，所述S1中使用清洗剂为常用去电站发电机转子轴颈表面油污的清洗剂。
优选地，所述S3中形成熔覆层的数量大于1，在轴颈损伤形成多层熔覆层。
优选地，所述CO2气体横流激光器的输出功率为4000-6000w。
优选地，所述CO2气体横流激光器的输出功率为5000w。
优选地，所述CO2气体横流激光器的光斑直径为3-5mm，扫描速度为800-1200mm/min。
优选地，所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
优选地，所述气动送粉器送粉速度为8-9g/min。
优选地，所述气动送粉器送粉速度为8.2g/min。
本申请人在实验中意外发现CO2气体横流激光器的输出功率为4000-6000w时，特别是CO2气体横流激光器的输出功率为5000w，光斑直径为3-5mm，扫描速度为800-1200mm/min时，能对金属合金粉末进行更好的熔融形成熔融池。
优选地，所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
优选地，所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
优选地，所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙≤0.02mm。
优选地，所述熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
优选地，所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)。
优选地，所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.005-0.008％、Cr：17.5-19.1％、N：0.1-0.15％、B：2.5-3.5％、Mo：1-2％、Ni：7.5-9％、Si：2-3％、Mn：0.08-0.15％、余量为Fe。
优选地，所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：2.8％、Mo：1.4％、Ni：8.4％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
优选地，所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：17.9-18.6％、N：0.1-0.15％、B：0.5-1％、Mo：1.2-2％、Ni：7-9％、Si：2.2-2.8％、Mn：0.1-0.14％、余量为Fe。
优选地，所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：0.8％、Mo：1.6％、Ni：7.9％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
优选地，所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：19-20％、N：0.1-0.15％、B：0.2-0.6％、Mo：1.2-2.2％、Ni：7-8％、Si：2-3％、Mn：0.1-0.15％、余量为Fe。
优选地，所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：19.80％、N：0.12％、B：0.4％、Mo：1.8％、Ni：7.5％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
本申请人在实验中意外发现，在电站发电机转子轴颈损伤处进行分层熔覆，特别是第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)；而且第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.005-0.008％、Cr：17.5-19.1％、N：0.1-0.15％、B：2.5-3.5％、Mo：1-2％、Ni：7.5-9％、Si：2-3％、Mn：0.08-0.15％、余量为Fe。第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：17.9-18.6％、N：0.1-0.15％、B：0.5-1％、Mo：1.2-2％、Ni：7-9％、Si：2.2-2.8％、Mn：0.1-0.14％、余量为Fe。第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：19-20％、N：0.1-0.15％、B：0.2-0.6％、Mo：1.2-2.2％、Ni：7-8％、Si：2-3％、Mn：0.1-0.15％、余量为Fe；当采用上述金属合金粉末在电站发电机转子轴颈损伤处进行分层熔覆时形成的多层熔覆层具有较高的表面硬度、耐磨、耐腐蚀性，可能的原因是通过上述合金元素进行复配使用，能与电站发电机转子轴颈基材具有好的亲和力，形成熔覆层时，没有气孔、夹杂、显微裂纹等缺陷，而且可以增加熔覆层的硬度，但B元素含量过高时，会影响熔覆层的耐磨性和加工性能，Ni元素含量会影响熔覆层的耐腐蚀性和抗氧化性。
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法在发电机轴颈修复技术领域中应用。
有益效果
通过本发明方法在电站发电机转子轴颈损伤处进行熔覆后，熔覆层与基材为完全的冶金结合，且熔覆层与基材的结合面处没有气孔、夹杂、显微裂纹的缺陷；通过本发明方法，在电站发电机转子轴颈损伤处形成的熔覆层具有较高的表面硬度、耐磨、耐腐蚀性；通过本发明方法，在电站发电机转子轴颈损伤处形成的熔覆层具有较高的硬度、高强度、高耐磨性；通过本发明方法采用不同组分含量的金属合金粉末，能与电站发电机转子轴颈基材具有好的亲和力，熔覆层与电站发电机转子轴颈基材的结合力较好。
具体实施方式
实施例1
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
所述S3中形成熔覆层的数量为3。
所述S1中使用清洗剂为常用去电站发电机转子轴颈表面油污的清洗剂。
所述CO2气体横流激光器的输出功率为5000w。
所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
所述气动送粉器送粉速度为8.2g/min。
所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙为0.01mm。
所述S3中形成熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为0.8：0.8：2.5。
所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：2.8％、Mo：1.4％、Ni：8.4％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：0.8％、Mo：1.6％、Ni：7.9％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：19.80％、N：0.12％、B：0.4％、Mo：1.8％、Ni：7.5％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法在发电机轴颈修复技术领域中应用。
实施例2
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
所述S1中使用清洗剂为常用去电站发电机转子轴颈表面油污的清洗剂。
所述S3中形成熔覆层的数量为3。
所述CO2气体横流激光器的输出功率为5000w。
所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
所述气动送粉器送粉速度为8.2g/min。
所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙为0.01mm。
所述熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为0.5：0.5：2。
所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：2.8％、Mo：1.4％、Ni：8.4％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：0.8％、Mo：1.6％、Ni：7.9％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：19.80％、N：0.12％、B：0.4％、Mo：1.8％、Ni：7.5％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法在发电机轴颈修复技术领域中应用。
实施例3
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
所述S3中形成熔覆层的数量为3。
所述CO2气体横流激光器的输出功率为5000w。
所述S1中使用清洗剂为常用去电站发电机转子轴颈表面油污的清洗剂。
所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
所述气动送粉器送粉速度为8.2g/min。
所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙为0.01mm。
所述熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为1：1：3。
所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：2.8％、Mo：1.4％、Ni：8.4％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：0.8％、Mo：1.6％、Ni：7.9％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：19.80％、N：0.12％、B：0.4％、Mo：1.8％、Ni：7.5％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
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实施例4
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
所述S1中使用清洗剂为常用去电站发电机转子轴颈表面油污的清洗剂。
所述S3中形成熔覆层的数量为3。
所述CO2气体横流激光器的输出功率为3000w。
所述CO2气体横流激光器的光斑直径为5mm，扫描速度为1000mm/min。
所述气动送粉器送粉速度为8.2g/min。
所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙为0.01mm。
所述熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)。
所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：2.8％、Mo：1.4％、Ni：8.4％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：18.20％、N：0.12％、B：0.8％、Mo：1.6％、Ni：7.9％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.007％、Cr：19.80％、N：0.12％、B：0.4％、Mo：1.8％、Ni：7.5％、Si：2.56％、Mn：0.12％、余量为Fe。
一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法在发电机轴颈修复技术领域中应用。
性能测试
1.硬度测试
试样准备：选用厚度为5mm、材质为25Cr2Ni4MoV的锻件作为基材替代电站发电机转子轴颈，锻件的数量为20个，分成四组，每组分别按照实施例1-4提供的激光熔覆修复方法，进行激光熔覆形成三层熔覆层，三层熔覆层的总厚度为5mm，测试得到的熔覆层基材的硬度，测试结果见表1。
测试标准：按照GBT 231.4-2009金属材料布氏硬度试验方法进行测试。
表1
| 实施例 | 硬度(HB) |
| 实施例1 | 356 |
| 实施例2 | 352 |
| 实施例3 | 345 |
| 实施例4 | 287 |
Claims (10)
1.一种电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.使用清洗剂清洗电站发电机转子轴颈损伤处；
S2.使用气动送粉器将金属合金粉末吹送至电站发电机转子轴颈损伤处；
S3.利用CO2气体横流激光器的激光束扫描电站发电机转子轴颈损伤处的金属合金粉末，形成熔覆层；
S4.通过磨床对电站发电机转子轴颈进行机械加工。
2.如权利要求1所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述S3中形成熔覆层的数量大于1，在轴颈损伤形成多层熔覆层。
3.如权利要求2所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述形成熔覆层时，对每一层的熔覆层进行表面打磨清理后再进行下一层熔覆。
4.如权利要求1所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述磨床的各支撑瓦块与电站发电机转子轴颈的配合间隙≤0.02mm。
5.如权利要求1-4任一项所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述熔覆层包括第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层。
6.如权利要求5所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述第一熔覆层、第二熔覆层、第三熔覆层的厚度比为(0.5-1)：(0.5-1)：(2-3)。
7.如权利要求5所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述电站发电机转子轴材质为25Cr2Ni4MoV时，第一熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.005-0.008％、Cr：17.5-19.1％、N：0.1-0.15％、B：2.5-3.5％、Mo：1-2％、Ni：7.5-9％、Si：2-3％、Mn：0.08-0.15％、余量为Fe。
8.如权利要求7所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述第二熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：17.9-18.6％、N：0.1-0.15％、B：0.5-1％、Mo：1.2-2％、Ni：7-9％、Si：2.2-2.8％、Mn：0.1-0.14％、余量为Fe。
9.如权利要求8所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法，其特征在于，所述第三熔覆层使用金属合金粉末的合金元素质量百分比含量分别为C：0.006-0.008％、Cr：19-20％、N：0.1-0.15％、B：0.2-0.6％、Mo：1.2-2.2％、Ni：7-8％、Si：2-3％、Mn：0.1-0.15％、余量为Fe。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的电站发电机转子轴颈损伤激光熔覆修复方法在发电机轴颈修复技术领域中应用。
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