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    激光熔覆技术在TRT透平机转子修复上的应用

      发布时间:2019-05-07 21:48

      激光熔覆技术在TRT透平机转子修复上的应用_机械/仪表_工程科技_专业资料。i.1674-098x.2010.25.002 2010NO.25 ScienceandTechnologyInnovationHerald 技术

      DOI:10.16660/j.cnki.1674-098x.2010.25.002 2010NO.25 ScienceandTechnologyInnovationHerald 技术创新 科技创新导报 激光熔覆技术在 T R T 透平机转子修复上的应用 李 根 强张 继 革 ( 河 北 唐 银 钢 铁 有 限 公 司 河 北 唐 山 0 6 3 0 3 0 ) 摘要:介绍激光熔覆技术的原理和特点,以及应用此技术修复腐蚀磨损的MPG7.6-2611160型TRT透平机转子过程的经验。 关键词: 腐蚀磨损激光熔覆转子修复 中 图 分 类 号 :TG174.44 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1674-098X(2010)09(a)-0019-01 我 厂 3 号 T R T 于 20 08 年 3 月 份 投 产 , 日 平 均 发 电 量 为 11 万 kw h 。 此项为公司带来 可观的经济效益。 但 是 在 200 9 年 5 月 份 检 修 过 程 中 发 现 , 此 TRT的 透 平 机 动 、 静叶 均出现不同程度的腐蚀磨损现象。 为防止 此 类 现 象 进 一 步 发 展 ,保 证 该 设 备 的 使 用 寿 命, 我 厂 决 定 对 此 TRT透 平 机 动 、 静 叶进行保护性修复。 由 于 其 转 速 高 ,精 度 要求高,且修复时间不宜过长,考虑用堆 焊法修复会引起叶片变形且难以保证其 原有的尺寸、 喷涂处理后在运行中会有脱 落的可能。 经 调 研 综 合 考 虑 后 ,决 定 采 用 激 光 熔 覆 技 术 进 行 修 复 ,其 优 点 是 价 格 适中、 修复时间短、 可恢复转子使用性能、 并使叶片表面耐腐蚀、 提高叶片的耐磨性 能。 2叶片破损情况分析 TRT 机 组 由 于 温 度 、 压力、 除尘效果、 介质、 环境等诸多因素造成使用一定周期 后 ,不 可 避 免 的 会 出 现 动 、 静叶片、 主轴及 承缸等零部件的磨损、 腐蚀、 划伤和冲刷等 损 伤 ,对 机 组 运 行 和 能 量 回 收 率 效 率 产 生 不利影响。 我 厂 TRT 透 平 机 为 陕 西 鼓 风 机 厂 生 产 的 MP G 7. 6-2 61 116 0 型 TR T 动 、 静叶片共 124 片。 其 工 作 转 速 为 3000r/min 、 进口温度 160℃、 进口压力 261kpa。 经对 TRT 机组工作 介 质 的 分 析 ,动、 静叶片在工作环境中的腐 蚀 损 伤 主 要 是 Cl 离 子 作 用 形 态 , 分 析 报 告 [4] 给出介质中氯离子含量高达 60% 。 叶片原 涂 层 采 用 等 离 子 喷 涂 方 法 ,这 种 喷 涂 方 法 孔 隙 率 一 般 在 3% 左 右 , 在 较 高 的 氯 离 子 条 件 下 ,基 材 难 以 抵 挡 氯 离 子 的 长 期 腐 蚀 。 动、 静叶片应采用高强度、 抗高温、 耐酸不 锈钢,以提高叶片防腐抗冲蚀能力,确保长 寿命运转。 一般动、 静 叶 片 材 质 为 1Cr13 、 2Cr13 马氏体不锈钢。 根 据 我 厂 TRT 叶片材 质 和 使 用 情 况 ,选 择 综 合 性 能 优 于 基 材 的 合金材料进行修复。 其 包 含 有 较 高 的 铬 ,还 含有镍、 钼、 铌 等 元 素 ,抗 氧 化 耐 腐 蚀 性 能 , 特别是耐氯离子腐蚀性能大幅提高。 叶片 表 面 用 耐 高 温 底 料 做 打 底 涂 层 ,金 属 基 氟 树 脂 涂 料 做 面 层 ,保 护 叶 片 表 面 ,表 面 涂 层 致 密 无 气 孔 ,进 一 步 提 高 了 叶 片 的 耐 腐 蚀 、 耐磨损性能。 1激光熔覆技术简介 激光熔覆技术的基本原理是利用大功 率 高 能 量 激 光 束 聚 集 能 量 极 高 的 特 点 ,瞬 间 将 被 加 工 件 表 面 微 熔 ,同 时 使 与 激 光 束 同 步 自 动 送 置 的 合 金 粉 末 完 全 熔 化 ,激 光 束 扫 描 后 快 速 凝 固 ,获 得 与 基 体 冶 金 结 合 的致密熔层[1 ] 。 其 特 点 如 下[ 2 ] : (1) 激 光 熔 覆 层 与 基 体 为 冶 金 结 合 , 结 合 强 度 不 低 于 原 基 体 材 料 的 90%( 见表 1) 。 (2)基体材料在激光加工过程中仅表面 微 熔 , 微 熔 层 为 0. 05 ~ 0. 1mm 。 基体热影响 区 极 小 , 一 般 为 0.1 ~ 0.2mm( 见 图 1) 。 (3) 激 光 熔 覆 技 术 可 控 性 好 , 易 实 现 自 动化控制。 (4) 熔 覆 层 与 基 体 均 无 粗 大 的 铸 造 组 织 , 熔 覆 层 及 其 界 面 组 致 密 ,晶 体 细 小 , 无 孔洞、 夹杂、 裂纹等缺陷。 (5) 激 光 熔 覆 复 合 层 组 织 由 底 层 、 中间 层以及面层组成的各具特点的梯度功能材 料 ,底 层 具 有 与 基 体 浸 润 性 好 、 结合强度高 等 特 点 ;中 间 层 具 有 一 定 强 度 和 硬 度 、 抗裂 性、 抗冲刷好等优点。 表1 检 查 及 X射 线 探 伤 检 查 ,查 找 其 缺 陷 及 裂 纹 ;② 对 叶 片 焊 接 部 位 进 行 材 料 分 析 , 确 定 材 料 各 图3叶 片 建 模 元 素 含 量;③ 对 叶 片 及 焊 接 部 位 进 行 硬 度 检 查 ;④ 对 其 叶 片 叶 形 尺 寸 进 行 测 定 , 电 脑 成 型 ( 见 图 2) 以 便 分 析 加工并制作模型,修理后进行对比,确认转 子叶片是否变形。 3 . 2 叶片用激光熔覆法的修复工艺 经过对转子材料、 所在的工作环境、 介 质成分、 转子叶片的工作应力计算及对转 子叶片做的各种探伤试验。 特制定转子的 修复工艺程序如下。 ①根据修复部位的检 测 结 果 ,及 转 子 有 酸 性 气 体 及 粉 尘 的 冲 刷 与 腐 蚀 等 恶 劣 工 作 条 件 ,选 用 大 陆 集 团 沈 阳公司生产的 “ 镍 基 203 号 合 金 粉 末 ” 作为 激光熔覆用材料。 此种材料的修复层特性 是 耐 磨 损 ,与 铁 基 合 金 粉 末 相 比 ,具 有 较 好 的 耐 腐 蚀 性 能 ;② 手 工 磨 削 叶 片 后 用 丙 酮 清 洗 干 净 对 叶 片 进 行 测 量 及 检 测 ,可 利 用 三坐标测量法测量出叶片的整体尺寸。 三 维建模将原有叶片的数据存储并成型。 对 其进行一系列的检测探伤等。 ③对需修复 部位进行激光熔铸 , 并预留 10 μ m 精加工余 量 ;④ 进 行 手 工 磨 削 , 达 到 图 纸 的 尺 寸 , 要 求 表 面 光 滑 平 整 ;⑤ 对 修 复 的 部 位 进 行 尺 寸检测、 硬度检查及着色探伤检测、 X射 线 探伤等检测,均合格后,方可进行下一道工 序 ; ⑥ 对 转 子 进 行 400r/min 的 低 速 平 衡 校 验 , 并 以 500r/min 的 转 速 进 行 验 证 , 应 符 合 [ 4] 动平衡要求 。 3叶片的修复 分 析 叶 片 的 疲 劳 破 损 原 因 包 括 :工 件 的表面加工质量及粗糙度、 尺寸效应、 形状 因素、 温度影响、 安装质量、 烟气质量、 交变 应力、 冲刷及磨损等。 根据这些原因计算相 应的条件下对叶片产生的影响。 3 . 1 修复前转子检测 将转子需修复部位进行除垢、 清洗后, 做如下检查。 ①对转子表面进行着色探伤 4 修复效果 本 次 TRT 动 、 静叶片修复符合企业标 准 Q / D L JG 0 05 -20 07 , 叶 片 着 色 检 测 执 行 H B/Z61-1998 标 准 , 叶 片 X 光 检 测 执 行 H B/ Z60-1996 标 准 。 修复后无夹渣、 裂纹等缺 陷。 叶 片 与 原 叶 片 线 形 一 至 ,经 测 量 动 叶 片 顶部与承缸之间的间隙与原来一致。 对叶片动、 静叶片的表面硬硬度进行 检 测 进 行 对 比 :修 复 前 表 面 硬 度 值 为 HB165, 修 复 后 表 面 硬 度 为 H B190 以 上 , 使 叶 轮 抗 粉 尘 冲 刷 磨 损 的 能 力 提 高 ,有 利 于 延长其使用寿命。 参考文献 注 : 基 材 为 : 2C r 13 金 属 粉 : D L F- 20 2 [1] 周 婉 婷 , 徐 庆 鸿 . 激 光 修 复 叶 片 的 可 行 性 探 讨 . 现 代 焊 接 生 产 技 术 , 2009. [2] 沈 阳 大 陆 激 光 技 术 有 限 公 司 .激 光 熔 覆 技术简介; [3] 辽 宁 省 分 析 科 学 研 究 . 检 测 报 告 , 2009, 7. [4] 孙 宽 . 激 光 熔 覆 修 复 技 术 的 研 究 . 河 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文 , 2006,1. 图2 激光熔覆热影响区示意图 氩弧焊热影响区示意图 图1 激光熔覆热影响区与氩弧焊的如影响区对比 科技创新导报 ScienceandTechnologyInnovationHerald 19