[發明專利]用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝

無效

• 申請號: 200910049837.4
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101871036A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 龍荷蓀;梅林波;沈紅衛;王思玉
• 申請（專利權）人: 上海電氣電站設備有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D1/18;C21D9/00
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 黃美英

技術領域

本發明涉及一種機械加工工藝，具體涉及一種用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝。

背景技術

汽輪機低壓末級動葉片在濕蒸汽條件下工作，蒸汽中的凝結水滴會與末級動葉片的進汽邊不斷進行撞擊，導致葉片產生水蝕。超臨界、超超臨界汽輪機組低壓末級動葉片的長度在1.1米以上，葉片進汽邊的線速度會達到700米/每秒以上，加之超臨界、超超臨界汽輪機低壓缸的排汽濕度比亞臨界機組要大，因此低壓末級動葉片水蝕問題更為嚴重。

汽輪機組低壓末級動葉片通常采用馬氏體或馬氏體沉淀硬化不銹鋼材料。傳統的末級動葉片防水蝕的方法是在進汽邊背弧側，即迎水滴沖擊的部位釬焊鈷基硬質合金片，雖然這種方法的防水蝕效果較好，但鈷基硬質合金片在釬焊過程會導致葉片基體材料的疲勞強度下降。同時若鈷基硬質合金片與葉片基體釬焊結合不良可能使葉片在運行中發生鈷基硬質合金片脫落，脫落的鈷基硬質合金片撞擊高速運動著的末級動葉片，會導致嚴重后果產生。因此這種傳統的防水蝕的方法存在缺陷和事故隱患。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，該工藝可取代釬焊硬質合金片，使被處理葉片在具有良好的防水蝕性能的同時，根除硬質合金片脫落隱患，使葉片運行更安全、可靠。

實現上述目的的一種技術方案是：一種用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，被處理部位在所述葉片進汽邊的背弧處，所述激光處理工藝按下列步驟進行：

(1)預處理步驟：清潔葉片表面，在葉片被處理部位均勻涂敷吸光涂料；

(2)激光處理步驟：激光器輸出的激光束功率密度為10～15W/mm²，激光束在焦點處呈矩形光斑，葉片按矩形光斑的短邊的延長線方向移動，且移動速度需使葉片被處理部位表面的持續受激光作用時間為4～10秒；

(3)硬化處理步驟：將冷卻至室溫的葉片送入溫度為200～500℃的熱處理爐中，保溫1～10小時，然后出爐空冷卻至室溫。

上述的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，其中，所述矩形光斑的長邊長度為30～35mm，短邊長度為6～12mm。

上述的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，其中，執行所述激光處理步驟時，采用的激光器為橫流CO₂多模激光器，采用的激光輸出鏡為焦距大于300mm、輸出光束為矩形光斑的積分聚焦鏡。

上述的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，其中，所述汽輪機低壓末級葉片的材料為馬氏體或馬氏體沉淀硬化不銹鋼。

本發明的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝的技術方案，可使末級動葉片進汽邊緣的材料硬化，可使末級動葉片進汽邊緣的材料達到與鈷基硬質合金材料同樣的硬化效果，可取代釬焊硬質合金片，使被處理葉片在具有良好的防水蝕性能的同時，根除硬質合金片脫落隱患，使葉片運行更安全、可靠。本發明的激光硬化處理方法可使葉片表面硬度最高達Hv：500以上，大于Hv：400的材料硬化層深度最深可大于10mm，硬化帶寬度可達30～35mm，大大高于一般激光處理效果。

附圖說明

圖1為本發明的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝中采用的激光處理裝置的示意圖。

具體實施方式

為了能更好地對本發明的技術方案進行理解，下面通過具體的實施例并結合附圖進行詳細地說明：

本發明的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝，葉片1的被處理部位10在葉片進汽邊的背弧處；激光處理工藝采用的激光處理裝置(見圖1)，包括激光器2、激光輸出鏡3及移動工作臺4，其中，激光器2為橫流CO₂多模激光器；激光輸出鏡3為焦距大于300mm、輸出光束在焦點處呈矩形光斑30的積分聚焦鏡，矩形光斑30的長邊長度為30～35mm，短邊長度為6～12mm。

本發明的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝按下列步驟進行：

(1)預處理步驟：清潔葉片1表面，在葉片被處理部位10均勻涂敷吸光涂料；

(2)激光處理步驟：要求激光器2輸出激光束20的功率密度為10～15W/mm²；葉片1按矩形光斑30的短邊的延長線方向移動，且移動速度需使葉片1被處理部位10表面的持續受激光作用時間為4～10秒。

(3)硬化處理步驟：將冷卻至室溫的葉片1送入溫度為200～500℃的熱處理爐中，保溫1～10小時，然后出爐空冷卻至室溫。

表1為材料為馬氏體或馬氏體沉淀硬化不銹鋼的汽輪機葉片采用本發明的用于汽輪機低壓末級葉片的激光處理工藝的實施例：