[發明專利]用于修復流體機械部件的表面損壞的方法

有效

• 申請號: 201280050512.8
• 申請日: 2012-09-21
• 公開（公告）號: CN103889646A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 約亨·巴尼克爾;蘇珊·戈勒森;哈拉爾德·克拉皮茨;英戈·賴因肯斯邁爾
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: B23K35/32
• 分類號: B23K35/32;B23P6/04;F01D5/00;B23K26/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;李德山

技術領域

本發明涉及一種用于修復流體機械部件的表面損壞的方法。

背景技術

燃氣輪機具有壓縮機和渦輪機。不僅在壓縮機中、而且在渦輪機中使用葉片，在此固定的導向葉片和旋轉的轉子葉片是不同的。

此外，作為用于轉子葉片的材料使用鈦合金，所述鈦合金具有高強度、低密度以及良好的耐腐蝕性。缺點是，鈦合金具有高的缺口敏感性和高的裂紋敏感性。

尤其地，轉子葉片經受不同的磨損過程，例如通過摩擦或通過氧化引起的磨損。特別是在蒸汽輪機中，液滴撞擊侵蝕作為磨損過程出現。在蒸汽輪機中，由導向葉片接收的水構成小霧滴，所述小霧滴在那里積聚并且作為水滴從導向葉片的排出緣落下。水滴具有小的絕對速度，但是由于轉子葉片的旋轉，所述水滴相對于轉子葉片具有大的相對速度。如果水滴以其大的相對速度撞擊到轉子葉片上，那么這引起在轉子葉片的表面上形成缺口。

為了減少液滴撞擊侵蝕可以選擇不同的方法。在轉子葉片的表面上能夠通過熱噴射來施加相對于液滴撞擊侵蝕穩定的層。此外，能夠將硬質層通過焊接施加到轉子的表面上。然而，通過所述方法不利地提高了轉子葉片的裂紋敏感性，尤其是在鈦合金和硬質層之間的邊界面處，由此減少了轉子葉片的使用壽命。此外，不利的是，層在通過液滴撞擊侵蝕的損壞之后不再能夠施加到轉子葉片上，因為所述方法要求光滑的表面。

發明內容

本發明的目的是，實現一種用于修復流體機械部件的表面損壞的方法和一種借助所述方法修復的流體機械部件，其中所述方法能夠簡單地并且重復地使用以及所述流體機械部件具有長的使用壽命。

根據本發明的用于修復具有含鈦的基本材料的流體機械部件的表面損壞的方法具有下述步驟：混合焊料，所述焊料具有含鈦的合金和粉末，所述粉末分布在焊料中并且具有基本材料；將焊料施加到流體機械部件的存在表面損壞的部位上；將熱量引入到焊料中并且引入到流體機械部件中，使得合金變成液態從而潤濕所述部位；冷卻焊料，使得合金變成固態。

由于不僅合金、而且基本材料具有鈦并且合金混有具有基本材料的粉末，焊料在其物理特性方面與基本材料相似，使得不會出現尖銳的冶金學的缺口并且焊料良好地結合在基本材料中。尤其在轉子葉片中，在流體機械運行時可能通過離心力或通過振動在基本材料和焊料之間的分界面處出現裂紋。通過焊料良好地結合于基本材料以及避免尖銳的冶金學缺口，減少了裂紋的形成，由此有利地得出流體機械部件的長的使用壽命。

借助根據本發明的方法可能的是，修復多個表面損壞，例如裂紋或表面剝蝕。通過合金變成液態的方式，所述合金能夠有利地滲入到裂紋、缺口、凹口和凹部中并且將其填充。修復裂紋的前提條件是裂紋不具有氧化物。除了列舉的幾何形狀之外也能夠考慮表面剝蝕的其他任意幾何形狀。所述方法有利地能夠簡單地使用并且用于流體機械部件的任意幾何形狀。有利地，能夠在侵蝕之后重制成流體機械部件的初始的表面輪廓，即使存在不同深度的侵蝕。此外，有利地，方法能夠重復地應用。如果流體機械部件具有較老的焊料，那么這些焊料在所述方法中熔化并且本身與新施加的焊料連接。

優選地，焊料混合成，使得合金與粉末的質量比為最小3:7和最大7:3。基本材料優選地具有鈦合金，尤其是TiAl6V4、純鈦和/或具有添加材料的純鈦，尤其碳作為添加材料。優選的是，焊料制造成，使得所述焊料是膏、預燒結材料（英語“presintered?performs，PSP”）或帶，尤其是粘接帶。由此，有利地，焊料能夠目的明確地局部施加到流體機械部件的涉及侵蝕的部位上。

合金的成分優選地選擇成，使得合金的熔化溫度低于基本材料的β轉變溫度。純鈦的β轉變溫度為大約880℃，TiAl6V4的β轉變溫度位于大約960℃至985℃。低于所述溫度，鈦的晶格結構是密排六方結構，高于所述溫度，形成體心立方的晶格結構。晶格結構的轉變不利地縮短了流體機械部件的使用壽命。通過合金的熔化溫度低于β轉變溫度，避免了基本材料的晶格結構的轉變，由此流體機械部件的使用壽命有利地是長的。

合金優選為硬質焊料，尤其是具有在750℃和950℃之間的熔化溫度的硬質焊料。有利地，硬質焊料相對于液滴撞擊侵蝕是穩定的。