CN1199663A - 高温高速轮盘损伤区激光修复重建之工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本工艺方法属于一种对服役在高速旋转并受到粒子冲蚀,机械磨损或热腐蚀的轮盘的激光修复重建工艺方法,特点是利用高能聚焦激光束将特别的金属粉末熔合在轮盘的冲蚀区形成梯度敷层,以此恢复轮盘厚设计几何尺寸,同时具有比轮盘材料更高的耐冲蚀性能,优点:不降低轮盘理强度,同时新建梯度敷层有一定承载能力,方法简单,实施方便,是一种修复轮盘较为理想的工艺方法。
Description
本发明涉及一种高温高速轮盘损伤区激光修复重建之工艺方法，主要适用于进口或国产烟机一、二级轮盘遭受催化剂粒子的冲击损伤，燃气轮机轮盘的热腐蚀损伤和蒸气轮机涡轮盘气蚀损伤等，也适用于工作在其它状态下的所有高温合金轮盘的修复。
服役在高温高速并有环境侵蚀情况下的轮盘、往往会发生表面局部区域损伤，诸如炼油厂、催化裂化装置能量回收机组中的烟气膨胀机(简称烟机)一二级轮盘，工作温度为720℃左右，转速为6363转/分，遭受到高速催化剂颗粒的冲击，在轮盘榫齿处发生10～12mm深的冲蚀损伤区，从而降低了轮盘的强度，由于该轮盘是WaspaloyNi基超合金，通常的熔焊修补易受热损伤，产生热裂纹。为了动平衡和消除冲蚀沟尖角应力集中，目前均采用车削加工去掉冲刷沟。有限元强度计算，轮盘经过一次车削10mm，寿命由100000小时降到16700小时，如果再次车削10mm寿命将降至1300小时，轮盘基本处于报废状态。然而如此之类的高温高速轮盘都是很昂贵的，制造也很困难，一直是制约烟机的使用和维修的关键问题。
为解决烟机轮盘之类的高温高速轮盘受工况环境侵蚀所引起局部区域损伤的几何形状修复并且延长轮盘的大修期这样的工业需求，本发明的目的提供一种激光修复重建高温高速轮盘损伤区之工艺方法，利用本工艺方法可以恢复轮盘损伤区的几何形状并同时提高损伤区抗环境再侵蚀性能。
本发明之工艺方法是这样实现的：本发明之工艺方法主要步骤是利用可精确调制高能量密度的激光束辐照快速地将Co基或Ni基自熔合金或它们的混合粉料逐层地熔合到轮盘损伤区基体上，使之相互间实现良好的冶金结合并形成硬度分布梯度层，具体步骤如下：
激光辐照参数：功率密度≥104W/cm2；扫描速度2.0mm/秒～15mm/秒。
激光辐照方式：直线扫描、或旋转扫描或两者的复合；选区置粉选区辐照；逐层置粉逐层辐照。
粉未预置方式：手控置敷，自动喂送或两者的复合，并借用铜质或石墨或其它高温陶瓷材料，利用胎具来协助粉未的预置与控制轮盘冲蚀区激光原位铸敷成型。
本工艺方法还包括：在此激光辐照加工之前需要进行修复准备，即进行通常的轮盘的无损检测与强度计算，以判明该轮盘是否还有使用及修复的价值；同时还需对轮盘冲蚀区表面进行适当的机加工修整和表面清洁处理。本工艺方法还包括在此激光辐照加工之后对激光修复重建层质量的检测与修补。
检测合格后，再采用大型立磨机床和手动打磨工具将激光修复重建层磨修到轮盘被冲之前的几何状态，随之再进行X光，荧光和着色探伤检测，并对检测出来明显缺陷采用CO2激光和YAG激光进行修补，最后，对激光修复重建表面用布轮全面进行抛光。如有必要可在此表面喷镀耐冲蚀涂料如WC，SiC，可以进一步提高轮盘抗冲蚀能力。经激光修复重建后的轮盘组装后需进行通常的转子动平衡调整。经过上述一系列步骤运作之后，整个轮盘转子修复，清洗一新，便可重新投入运行了。对于轮盘的修复重建区的再损伤，本工艺方法可再次重复使用。
本发明之优点：修复方法简单，容易操作，轮盘基体不受大的热作用，不变形，轮盘修复重建后强度提高，具有抗坏环境侵蚀性能，轮盘可以反复修复，多次使用，是高温高速轮盘修复的有效方法，具有很大的经济价值。
本发明之实施例：
实施例1
炼油厂120万吨/年催化裂催化裂化装置能量回收机组中，美国进口的E-232型烟机轮盘直径800，材质Waspaloy，经一段运行在轮盘榫齿区域发生了深为10～12mm的冲刷沟痕，采用修复准备，激光辐照，形状磨修，缺陷修复，抛光和转子动平衡这样的一整套激光原位铸敷修复重建工艺过程，对该轮盘进行了修复重建。
激光原位铸敷加工参数为：
功率密度 105W/cm2
扫描速度 2.0～3.5mm/秒
直线与旋转复合光扫描，选区置粉，选区辐照，逐层置粉，逐层辐照，自动喂送粉未，Cu质胎具，粉未材料为Co基与Ni基混合粉末，激光铸敷修复重建层最大高度15mm。实践证明，首台激光修复重建后的某炼油厂烟机二级轮盘运转569天，完全达到预期效果。
Claims (1)
1.一种采用激光辐照原位铸敷修复重建高温高速旋转轮盘受工况环境冲蚀的损伤区之工艺方法，其特征是该工艺方法由激光辐照参数与方式，预置金属粉末材料与预置方法和工艺过程组成等，其内容如下：
1)激光辐照参数为：
激光辐照功率密度≥104w/cm2
激光照射速度为2.0mm/秒～15mm/秒
2)激光辐照方式：激光束聚焦形状为园形或矩形；直激光束扫描方式为直线扫描、旋转扫描或两者的复合；逐层置粉辐照，层层生长。
3)金属粉末材料：Ni基自熔合金粉，Co基自熔合金粉或两者按比例混合的复合粉。
4)粉末预置方法：平面置敷，自动喂送或两者的复合，采用铜质或石墨或其它高温陶瓷材料的胎具来协助粉末的预置和控制轮盘冲蚀区激光熔敷成型。
5)激光原位铸敷修复重建工艺过程：
(1)修复准备
(2)按上述1～4过程实施
(3)形状修复
(4)缺陷修复
(5)机械抛光
(6)喷涂硬化层
(7)转子动平衡
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100463766C (zh) * | 2005-06-30 | 2009-02-25 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种螺杆转子的修复工艺 |
| CN100423884C (zh) * | 2005-12-26 | 2008-10-08 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 燃气轮机一级喷嘴修复工艺用检测工装及其修复工艺 |
| CN100423883C (zh) * | 2005-12-26 | 2008-10-08 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺 |
| CN100400219C (zh) * | 2006-01-11 | 2008-07-09 | 桂林航天工业高等专科学校 | 圆盘剪刀片堆焊修复工艺 |
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