RU2030599C1 - Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток - Google Patents
Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030599C1 RU2030599C1 SU4868710A RU2030599C1 RU 2030599 C1 RU2030599 C1 RU 2030599C1 SU 4868710 A SU4868710 A SU 4868710A RU 2030599 C1 RU2030599 C1 RU 2030599C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- erosion
- edges
- powder
- blades
- turbine blades
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Использование: для восстановления и упрочнения лопаток паровых турбин последних ступеней, работающих в условиях каплеударной эрозии. Сущность изобретения: создание эрозионностойкого слоя на поверхности входных кромок для увеличения срока службы лопаток паровых турбин, которое ведется наплавкой плазменным методом, током обратной полярности. В качестве упрочняющего эрозионностойкого материала используют порошок, например, стеллита с размером частиц 100 - 200 мкм. Последний подают в плазменную дугу. Наплавку осуществляют без расплавления основного металла, при этом плазмотрон перемещают в поперечном направлении со скоростью 20 - 22 м/ч.
Description
Изобретение относится к турбостроению, в частности к способам защиты поверхности входных кромок турбинных лопаток от каплеударной эрозии при работе на влажном паре, и может быть использовано для упрочнения деталей машин, работающих в условиях высокотемпературного нагрева.
Известен способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток, включающий индукционный нагрев поверхностного слоя металла, механическую деформацию производят путем накатки на поверхности нагретого слоя канавок с наклонными стенками и последующее охлаждение (см. а. с. N 565993, кл. F 01 D 5/28, 25.07.77). Существенными недостатками известного способа являются невысокая эрозионная стойкость входных кромок турбинных лопаток при эксплуатации в результате охрупчивания слоя, образованного индукционным нагревом поверхностного слоя металла, и уменьшения сечения профиля лопатки, снижения усталостной прочности материала основы, повышение напряжения между закаленным слоем и основой. Кроме того, основной металл и наплавляемый имеют разные коэффициенты линейного расширения, что уменьшает конструктивную выносливость лопаток и приводит к эрозии входных кромок и, как результат, изменяется характеристика ступеней, что уменьшает эффективность турбины.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ упрочнения входных кромок турбинных лопаток, который включает напайку серебряным припоем стеллитовых пластин на перо лопатки, в процессе плавления припоя стеллитовые пластины прижимают так, чтобы растекание было равномерным по всей поверхности и по периметру, тщательно подгоняют пластины к лопатке и между собой, при этом клиновидные зазоры между стеллитовыми пластинами по стыкам на входной кромке не должны превышать 0,4 мм.
Недостатком известного способа является невысокая эрозионная стойкость входных кромок лопаток в местах зазоров между пластинами и кромкой лопаток и в результате эксплуатации, частицы конденсированной влаги, попадая в эрозии, постепенно углубляют их и в конечном итоге пластины отлетают с поверхности лопаток.
Эрозионные повреждения лопаток снижают их запас прочности, а искажение геометрии, вызванное износом, меняет формы и частоты собственных колебаний, может приблизить собственные частоты к возбуждающим и вместе с эрозионными повреждениями снижает запасы усталостной прочности. Износ изменяет характеристики ступеней, уменьшает эффективность турбины.
Целью предлагаемого изобретения является повышение эрозионной стойкости входных кромок с одновременным исключением деформации лопаток.
Указанная цель достигается созданием следующей совокупности существенных признаков изобретения, при этом общим с прототипом является: наплавка слоя эрозионностойкого материала на поверхность основного металла (кромки турбинной лопатки), отличительными признаками являются: производят плазменную наплавку порошком с размером частиц от 100 до 200 мкм и осуществляют на токе обратной полярности с поперечными колебаниями, амплитуда которых равна ширине упрочняемого участка лопатки, при этом плазмотрон перемещают со скоростью, исключающей расплавление основного металла.
Наличие приведенных выше существенных признаков предлагаемого решения, отсутствующих у прототипа, обуславливает соответствие этого решения критерию "новизна".
Предлагаемое решение обладает существенными отличиями, так как заявителем не обнаружено решений со сходными признаками.
В результате использования предлагаемого изобретения получаем эрозионностойкий слой на поверхности входных кромок лопаток за счет плазменно-порошковой наплавки без оплавления поверхности кромок, которое исключается тем, что плазмотрон перемещают со скоростью, не допускающей оплавление поверхности кромок. За счет того, что наплавку осуществляют на токе обратной полярности с поперечными колебаниями, амплитуда которых равна ширине упрочняемого участка входных кромок лопаток, исключается перегрев и деформация лопаток.
Предлагаемый способ осуществляют на установке УПНС-304 с плазмотроном 6ДЭ. 394.485. ТО. Поверхность кромок лопаток очищают от масла и других загрязнений. Устанавливают ток обратной полярности, равный, например, для наплавки лопаток из сплава 15Х11МФШ 145-150А, применяют сухой порошок из эрозионностойкого сплава типа стеллит с размером частиц 100-200 мкм. Плазмообразующим является инертный газ аргон или его смеси. Плазмотрон устанавливают на расстоянии 10-12 мм над кромкой лопаток. Подвигают дежурную дугу и с появлением основной дуги подают в нее порошок, далее плазмотрон перемещают, с поперечными колебаниями, амплитуда которых равна ширине упрочняемого участка кромок лопаток со скоростью 20-22 м/час, чтобы не было оплавления поверхности кромки лопаток, а порошок, попавший в дугу, полностью расплавился. По окончании наплавки перекрывают подачу порошка, а потом дуги.
Размер частиц порошкового материала должен быть от 100 до 200 мкм, так как частицы менее 100 мкм невозможно направлять в центр дуги, так как частицы в основном сгорают в околодуговой зоне, не попадая в центр дуги, и неиспользованная на их расплавление энергия дуги идет на перегрев основного металла, что приводит к появлению трещин в наплавленном слое и пористости околошовной зоны.
Частицы крупнее 200 мкм не полностью расплавляются, что приводит к появлению пористости и трещин в шве.
Сохраняя размер частиц порошка в пределах 100-200 мкм и изменяя производительность подачи порошка (1,6-2,8 м/час), при этом сила тока должна изменяться в пределах 140-165А, что позволяет получить наплавленный слой без трещин, пор и других дефектов.
При больших токах (более 165 А) происходит расплавление основного металла, появляются деформации в основном металле и трещины в наплавленном слое.
В результате использования предлагаемого способа увеличивается срок службы лопаток паровых турбин за счет повышения эрозионной стойкости входных кромок с одновременным исключением деформации. Эрозионная стойкость лопаток, упрочняемых предложенным способом, увеличивается в 3-5 раз. Кроме того, способ обладает следующими преимуществами: наплавляемый слой во время эксплуатации обладает большей эрозионной стойкостью, чем основа, не возникают повышенные напряжения на границе "наплавка-основа", которые отрывают наплавку, в результате наплавки не ухудшаются усталостные характеристики лопатки, процесс наплавки обеспечивает бездефектный наплавленный слой.
Предлагаемый способ позволяет вести ремонт по упрочнению входных кромок лопаток на месте эксплуатации.
При использовании предлагаемого способа в ПО "ЛЗТЛ" сокращается потребление серебряного припоя в количестве 300 г и сокращается потребление электроэнергии в 6-8 раз.
Claims (1)
- СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ВХОДНЫХ КРОМОК ТУРБИННЫХ ЛОПАТОК наплавкой слоя эрозионно-стойкого материала на поверхность основного металла, отличающийся тем, что, с целью повышения эрозионной стойкости входных кромок с одновременным исключением деформации, наплавку производят плазменным методом током обратной полярности, причем плазматрон перемещают в поперечном направлении со скоростью 20-22 м/ч, а эрозионностойкий материал применяют в виде порошка с размером частиц 100-200 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4868710 RU2030599C1 (ru) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4868710 RU2030599C1 (ru) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030599C1 true RU2030599C1 (ru) | 1995-03-10 |
Family
ID=21537453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4868710 RU2030599C1 (ru) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030599C1 (ru) |
-
1990
- 1990-07-25 RU SU4868710 patent/RU2030599C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Напайка стеллитовых пластин на рабочие лопатки паровых турбин. Технологический процесс N 577790.503.80,00051, ПО "ЛЗТЛ" им.50-летия СССР, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR960005062B1 (ko) | 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법 및 장치와 이에 의해 제작된 물품 | |
EP0292250B1 (en) | Rotary gas seals and turbine and compressor blades | |
US7146725B2 (en) | Repair of combustion turbine components | |
US5822852A (en) | Method for replacing blade tips of directionally solidified and single crystal turbine blades | |
EP0176942A1 (en) | Method for repairing metal in an article | |
US5735044A (en) | Laser shock peening for gas turbine engine weld repair | |
US4730093A (en) | Method and apparatus for repairing metal in an article | |
JP4675482B2 (ja) | タービンロータの改造及び補修方法 | |
US6489583B1 (en) | Shimmed electron beam welding process | |
CN102308062A (zh) | 涡轮叶轮和涡轮轴的连接方法 | |
US20100080982A1 (en) | Thermal spray coating application | |
US20130115480A1 (en) | Projection resistance welding of superalloys | |
Zhemanyuk et al. | Experience of introduction of the technology of reconditioning microplasma powder surfacing at repair of high-pressure turbine blades in batch production | |
US5360961A (en) | Method of welding | |
US10119408B2 (en) | Method for connecting a turbine blade or vane to a turbine disc or a turbine ring | |
US9085042B2 (en) | Stud welding repair of superalloy components | |
US6895650B2 (en) | Process for producing a spatially shaped carrier layer | |
RU2468902C2 (ru) | Способ сварки двух металлических деталей | |
RU2030599C1 (ru) | Способ упрочнения поверхности входных кромок турбинных лопаток | |
EP1512482B1 (en) | Method for Improved weld penetration by means of the formation of a surface oxide layer, and the resulting article. | |
RU2354523C1 (ru) | Способ ремонта гребешков лабиринтных уплотнений рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя | |
US10603734B2 (en) | Method for hardfacing a metal article | |
CN201262099Y (zh) | 带有防水蚀涂层的汽轮机叶片 | |
Seefeld et al. | Laser beam cladding at high processing speed | |
RU2069137C1 (ru) | Способ восстановления секторов разрезного кольца соплового аппарата |