[發明專利]一種末級長葉片耐水蝕涂層的制造方法

有效

• 申請號: 201310222735.4
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103276391A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 劉霞;楊仁杰;喬尚飛;王曉娟;李玉艷;李鑄國;張軻
• 申請（專利權）人: 上海電氣電站設備有限公司;上海汽輪機廠有限公司
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;F01D5/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明屬于激光熔覆領域，涉及一種末級長葉片耐水蝕涂層的制造方法，特別是涉及一種激光熔覆技術制備大型核電汽輪機末級長葉片耐水蝕涂層的方法。

背景技術

核電機組的末級及次末級長葉片在濕蒸汽條件下工作，由于低壓缸的溫度、壓力相對較低，濕蒸汽在運行中易凝結形成小水滴，在很高的圓周速度及離心力作用下，水滴不斷沖擊葉片，容易造成葉片頂部進汽邊的水蝕。葉片水蝕會導致葉片出現蜂窩狀組織，嚴重時會使葉片進汽邊邊緣呈現鋸齒狀，形成很多細小的裂紋，甚至會使葉頂邊緣形成缺口，造成葉片疲勞強度降低，水蝕發展到一定程度會改變葉片的振動特性，導致機組發生強烈振動，使級效率降低。核電汽輪機末級葉片的長度已經達到1710mm，葉片葉頂圓周速度達到500m/s以上，需要防水蝕區域的面積比常規汽輪機葉片大大增加，因此大排汽面積的核電低壓末級葉片的水蝕問題亟待解決。

在葉片進汽邊背弧側釬焊司太立合金片是目前防止核電末級葉片水蝕最普遍采用的方法。由于核電末級葉片防水蝕區域面積增大，至少需要釬焊兩片司太立合金片，大面積高溫釬焊會造成焊接變形量大，葉片基體材料的疲勞強度下降；此外相鄰司太立合金片的接縫處會產生應力腐蝕，導致葉片沿司太立合金片間隙處產生橫向裂紋；末級葉片在高速運行過程中還可能發生合金片脫落，影響機組效率。由于釬焊司太立合金片防水蝕方法存在一定的缺陷，因此獲得合格的耐水蝕涂層，進一步提高末級葉片防水蝕性能和安全可靠性，非常迫切和關鍵。

激光熔覆技術是一種先進的表面防護技術，近年來得到了迅速的推廣和應用。

激光熔覆技術是在基材表面添加熔覆材料，利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層同時熔化，激光束掃描后快速冷卻凝固，獲得與基體冶金結合的具有稀釋度小、組織致密的特殊熔覆層，以達到恢復體積和尺寸以及表面強化的目的。

經過對現有專利的檢索發現，有以下利用激光熔覆工藝對汽輪機末級葉片進行修復的專利：

公開號為CN102031513A的中國發明專利申請給出的《一種汽輪機末級葉片的修復方法》，其特點是有以下步驟：①汽輪機末級葉片修復前檢測；②汽輪機末級葉片形線樣板制作；③汽輪機末級葉片疲勞層清理；④損傷部位激光仿形熔覆；⑤鉗修復形；⑥修復后檢測。該發明使得經維修過的汽輪機末級葉片不需要進行熱處理和熱校形，熔覆后只要利用做好的型線樣板對葉片進行修形，就具有完好的形線，同時具有較高的使用壽命。

公開號為CN102453896A的中國發明專利申請給出的《汽輪機末級葉片進汽邊表面耐磨抗蝕合金涂層的制備方法》，其特點是激光熔覆層均勻、致密，與基體形成牢固的冶金結合，涂層具有良好的耐磨抗蝕性能，解決了傳統方法焊接制造汽輪機葉片進汽邊表面熱影響區大、熔覆層厚度大、組織稀松且焊層易剝落的問題，具體實施方案用于燃氣輪機末級葉片進汽邊的修復。

現有技術給出的上述技術方案雖利用激光熔覆工藝對汽輪機末級葉片進行了修復，制備出組織致密，無裂紋、氣孔等缺陷，耐蝕性能良好的熔覆層，取得了一定的技術效果；但上述技術僅用于葉片的修復，針對大型核電汽輪機長葉片這種關鍵部件，能否用常規激光熔覆工藝制備出稀釋率低、均勻性好、變形小的耐水蝕層，經檢索查證，國內尚無先例，國外也沒有相關報道。因此，尋找大型核電汽輪機長葉片進汽邊表面耐水蝕層的激光熔覆工藝，仍需所屬領域的技術人員進一步做出創造性的研究工作。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種大型核電汽輪機末級長葉片耐水蝕涂層的制造方法，用于解決現有技術中的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明第一方面提供一種末級長葉片耐水蝕涂層的制造方法，包括如下步驟：

1）將合金粉末干燥，并將葉片夾持在平臺上，葉片處于水平位置；

2）選用半導體激光器，設定激光掃描軌跡，并調節離焦量，使聚焦激光光斑為矩形；

3）同軸聚焦式送粉系統調節：使送粉的焦點位置與激光光束的焦點位置重合；調節送粉氣流量、送粉盤轉速、保護氣流量，使送粉均勻連續，并調節尾吹氣流量；