CN1990166A - 一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于过程如下：1)喷嘴型线样板制作；2)喷嘴的固溶热处理，热处理工艺为：在1200～1500℃下保温1～3小时；3)缺损部位的激光熔覆修复：熔池直径为1～3mm，深度为0.1～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，熔覆材料为与基体相适应的金属粉；4)修形；5)喷嘴喉部尺寸检测；6)喷嘴的时效处理，时效工艺为：在950～1000℃下保温4～6小时，快冷到500～560℃。该修复工艺的优点是：实现了对一级喷嘴的高强度结合的修复，而且本修复工艺适应性强、加工误差小、热变形小、规范性强、修复后的燃气轮机一级喷嘴性能也明显优于其它方法，具有巨大的价值。

Description

一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺
技术领域
本发明涉及燃气轮机一级喷嘴的维修与检测技术，特别提供了燃气轮机一种一级喷嘴的修复工艺。
背景技术
燃气轮机是一种动力机械，它以某种液体或气体作为工作介质为其它机械设备提供动力。一级喷嘴是燃气轮机的关键部件之一。其一级喷嘴精度等级高、制作工艺复杂、生产成本高、周期长。该类一级喷嘴的工艺条件苛刻，工作温度在1000℃以上。
一级喷嘴的一般为高温合金的精密铸件。其叶片型线都是特殊设计的，有严格的质量要求。所以一级喷嘴制造成本非常高昂，受国外知识产权的影响，目前国内不能生产，所需零件需要进口，价格在500万以上，制造周期也很长。
在运行中，一级喷嘴的工作环境差，由于工作温度高，且机组起停频繁，一级喷嘴受冷热疲劳、热冲击等影响严重，在叶片表面产生裂纹；由于燃料介质中的杂质或意外因素受损伤，尤其是使用重油或原油做燃料的燃气轮机，其内部含有多种有害元素，使一级喷嘴受到腐蚀，严重的有掉块现象。如果重新制造，从工期到成本都是用户所无法承受的。因此，必须采取某种方式维修。
目前常用的维修方法为氩弧焊和真空钎焊。氩弧焊为冶金结合但它的热影响区较大，易使基材发生相变；真空钎焊是非冶金结合，修复部位的结合强度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基材不发生相变，修复部位的结合强度高的具有实效的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺。，
本发明提供一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于过程如下：
1)喷嘴型线样板制作；
2)喷嘴的固溶热处理，热处理工艺为：在1200～1500℃下保温1～3小时，缓冷；
3)缺损部位的激光熔覆修复：熔池直径为1～3mm，深度为0.1～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，熔覆材料为与基体相适应的金属粉；
4)修形；
5)喷嘴喉部尺寸检测；
6)喷嘴的时效处理，时效工艺为：在950～1000℃下保温4～6小时，快冷到500～560℃。
本发明提供的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其喷嘴喉部尺寸检测是用塞尺测量检测工装的滚轮12与喷嘴各叶片间的间隙来确定喷嘴喉部尺寸；检测工装由喷嘴定位板3、底座8、基准座13、基准块10和滚轮12组成；喷嘴定位板3用定位销I1插入喷嘴的安装定位孔中实现周向定位，用定位销II2实现喷嘴的径向定位；底座8用螺栓I7固定在喷嘴上；基准座13通过螺栓II9与底座8连接，用定位销III5定位于喷嘴叶片的排气边处，用定位销IV6实现对喷嘴的径向定位；基准块10的正面沿基准座13上的基准销4移动；滚轮12通过连杆11与基准块10连接。
本发明提供的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其喷嘴型线样板制作可以是以指定的3～5个位置的型线相对完好处为基准面进行的，型线样板制作完成后。
本发明提供的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其喷嘴的时效处理后进行喷涂热障涂层。
本发明提供的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其优点在于：实现了对现有技术中其他方法不易实现的对一级喷嘴的高强度结合的修复，而且本修复工艺适应性强、加工误差小、热变形小、规范性强、修复后的燃气轮机一级喷嘴性能也明显优于其它方法，具有巨大的价值。
附图说明
图1为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装喷嘴定位板3的结构示意图；
图2为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装喷嘴定位板3的俯视结构示意图；
图3为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装喷嘴底座8和基准座13的结构示意图；
图4为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装喷嘴底座8和基准座13的俯视结构示意图；
图5为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装喷嘴基准块10和滚轮12的结构示意图；
图6为燃气轮机一级喷嘴的修复工艺用检测工装检测示意图。
具体实施方式
实施例1  一般损伤情况的一级喷嘴的修复工艺
工艺步骤如下：
1、喷嘴型线样板制作：
1)叶片选择型面相对较好的喷嘴作为型线样板制作的基准面；
2)选择适当的间距，制作3～5个型线样板；
3)型线样板制作完成后，对所有喷嘴的型线进行检查；
2、对喷嘴进行热处理以消除零件应力；热处理工艺为：在1200～1500℃下保温1～3小时，缓冷；
3、激光熔覆：
1)对喷嘴的缺陷进行清理；
2)对清理好的部位进行自动控制激光熔覆修复，激光熔覆熔池直径为1～3mm、熔池深度约为0.1～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，熔覆材料为与基体相适应的金属粉；
4、以型线样板为标准对激光熔覆部位进行修磨；
5、利用专用工装检测喷嘴喉部尺寸：
所谓的喉部尺寸是指喷嘴的两个叶片在其排气边处的最小尺寸。由于叶片的型面是空间流线型的，两个叶片组成的截面从进气到排气又是渐缩的，旧喷嘴由于在使用时叶片的型面可能发生变形，所以维修过程中在测量喉部尺寸时必须在准确确定最小截面的位置同时进行测量。
检测工装(如图1～5所示)由喷嘴定位板3、底座8、基准座13、基准块10和滚轮12组成；喷嘴定位板3用定位销I1插入喷嘴的安装定位孔中实现周向定位，用定位销II2实现喷嘴的径向定位；底座8用螺栓I7固定在喷嘴上；基准座13通过螺栓II9与底座8连接，用定位销III5定位于喷嘴叶片的排气边处，用定位销IV6实现对喷嘴的径向定位；基准块10的正面沿基准座13上的基准销4移动；滚轮12通过连杆11与基准块10连接。
检测时将工装固定在喷嘴上，将基准块10的正面沿基准座13上的基准销4移动(如图6所示)，用塞尺测量检测工装的滚轮12与喷嘴各叶片间的间隙来确定喷嘴喉部尺寸，准确确定最小截面的位置并测得喷嘴喉部尺寸；
6、喷嘴无损探伤；
7、喷嘴的时效处理，在950～1000℃下保温4～6小时，快冷到500～560℃；
8、喷涂热障涂层。
实施例2  严重损伤的接触一级喷嘴的修复工艺
工艺步骤如下：
1、喷嘴型线样板制作：
1)叶片选择型面相对较好的喷嘴作为型线样板制作的基准面；
2)选择适当的间距，制作3～5个型线样板；
3)型线样板制作完成后，对所有喷嘴的型线进行检查；
2、对喷嘴进行热处理消除应力；热处理工艺为：在1200～1500℃下保温1～3小时，缓冷；
3、损伤严重的喷嘴排气边切除；
4、制造一个新的喷嘴排气边；
5、激光熔覆
1)对喷嘴的缺陷进行清理；
2)对清理好的部位进行自动控制激光熔覆修复，激光熔覆熔池直径为1～3mm、熔池深度约为0.1～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，熔覆材料为与基体相适应的金属粉；
6、新制造的喷嘴排气边与喷嘴原基体激光熔覆；
7、以型线样板为标准对激光熔覆部位进行修磨；
8、利用专用工装检测喷嘴喉部尺寸，方法与实施例1相同；
9、喷嘴无损探伤；
10、喷嘴的时效处理，在950～1000℃下保温4～6小时，快冷到500～560℃；
11、喷涂热障涂层。

Claims (5)

1、一种燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于过程如下：
1)喷嘴型线样板制作；
2)喷嘴的固溶热处理，热处理工艺为：在1200～1500℃下保温1～3小时，缓冷；
3)缺损部位的激光熔覆修复：熔池直径为1～3mm，深度为0.1～0.2mm，加热时间为0.001～0.1s，熔覆材料为与基体相适应的金属粉；
4)修形；
5)喷嘴喉部尺寸检测；
6)喷嘴的时效处理，时效工艺为：在950～1000℃下保温4～6小时，快冷到500～560℃。
2、按照权利要求1所述的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于：所述喷嘴喉部尺寸检测是用塞尺测量检测工装的滚轮(12)与喷嘴各叶片间的间隙来确定喷嘴喉部尺寸；检测工装由喷嘴定位板(3)、底座(8)、基准座(13)、基准块(10)和滚轮(12)组成；喷嘴定位板(3)用定位销I(1)插入喷嘴的安装定位孔中实现周向定位，用定位销II(2)实现喷嘴的径向定位；底座(8)用螺栓I(7)固定在喷嘴上；基准座(13)通过螺栓II(9)与底座(8)连接，用定位销III(5)定位于喷嘴叶片的排气边处，用定位销IV(6)实现对喷嘴的径向定位；基准块(10)的正面沿基准座(13)上的基准销(4)移动；滚轮(12)通过连杆(11)与基准块(10)连接。
3、按照权利要求1或2所述的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于：所述喷嘴型线样板制作是以指定的3～5个位置的型线相对完好处为基准面进行的，型线样板制作完成后。
4、按照权利要求1或2所述的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于：所述喷嘴的时效处理后进行喷涂热障涂层。
5、按照权利要求3所述的燃气轮机一级喷嘴的修复工艺，其特征在于：所述喷嘴的时效处理后进行喷涂热障涂层。
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