[發(fā)明專利]一種船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損傷修復(fù)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510399050.6
• 申請(qǐng)日: 2015-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105018926B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇新勇;劉基凱;楊秀紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島前進(jìn)船廠
• 主分類號(hào): C23C24/10
• 分類號(hào): C23C24/10;C22C19/05;C22C38/54;B23P6/00;B23K9/04;B23K9/16;B23K9/235
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司37101
• 代理人: 侯艷艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面修復(fù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子表面損傷修復(fù)方法，全方位延長(zhǎng)其使用壽命。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在維修保障新裝備的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽封軸頸表面發(fā)生腐蝕磨損、葉輪盤(pán)面出現(xiàn)沖蝕損傷的情形普遍存在，已成為維修保障的難點(diǎn)問(wèn)題。例如船用汽輪輔機(jī)轉(zhuǎn)子，如凝水增壓泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、給水泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和鼓風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其汽封軸頸運(yùn)動(dòng)表面，因在服役過(guò)程中受到磨損、腐蝕、振動(dòng)等因素影響，極易發(fā)生損傷，已成為維修保障工作中的熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪輔機(jī)的關(guān)鍵部件，其價(jià)值昂貴，使用工況苛刻（轉(zhuǎn)速高，受飽和蒸汽侵蝕），修復(fù)過(guò)程中對(duì)所制備的功能涂層有著特殊的要求，一方面，涂層結(jié)合強(qiáng)度要高、耐磨性要好，另一方面，涂層要具備優(yōu)良的耐腐蝕、抗飽和蒸汽沖損性能；同時(shí)，還必須有效防止在修復(fù)過(guò)程中基體變形。

基于這一情況，為提高汽封軸頸表面的耐磨耐蝕性能，生產(chǎn)廠家在新品制造時(shí)，對(duì)汽封軸頸表面采取了電鍍硬鉻的強(qiáng)化處理措施。但經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，電鍍硬鉻層難以滿足該工況要求。現(xiàn)有技術(shù)中也有許多采用激光熔覆技術(shù)對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽封軸頸修復(fù)的研究成果，例如申請(qǐng)?zhí)枮?00410021471.7的發(fā)明專利申請(qǐng)“一種激光修復(fù)的發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸及其修復(fù)方法”、申請(qǐng)?zhí)枮?01210351284.X的發(fā)明專利申請(qǐng)“十字軸的激光熔覆修復(fù)工藝”、申請(qǐng)?zhí)枮?01310310313958.1的發(fā)明專利申請(qǐng)“高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸的激光熔覆修復(fù)合金粉末及修復(fù)方法”等，上述修復(fù)方案所采用的激光熔覆技術(shù)，均未提出如何解決汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽封軸頸出現(xiàn)腐蝕深坑的問(wèn)題，同時(shí)所采用的熔覆設(shè)備制備的涂層溫度變化小，易產(chǎn)生溫度積聚，則為避免應(yīng)力作用產(chǎn)生裂紋，熔覆層的厚度會(huì)有所限制，熔覆質(zhì)量不穩(wěn)定，效率也較低。

同樣，船用滑油泵、燃油泵汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在運(yùn)行過(guò)程中，葉輪上、下盤(pán)面及平衡孔因受到高壓飽和蒸汽的沖蝕作用，出現(xiàn)了成片發(fā)散、層疊的沖蝕凹坑，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子平衡破壞，機(jī)組振動(dòng)加劇、穩(wěn)定性下降，也成為維修保障“瓶頸”。目前對(duì)于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪盤(pán)面局部損傷可以采用焊補(bǔ)的方法進(jìn)行修復(fù)，但焊補(bǔ)過(guò)程中局部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，尤其是對(duì)于葉輪盤(pán)面產(chǎn)生大面積損傷的轉(zhuǎn)子，只能換新處理，尚未發(fā)現(xiàn)采用激光熔覆技術(shù)對(duì)葉輪盤(pán)面修復(fù)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損傷修復(fù)方法，由該方法制備的涂層與基體能實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，恢復(fù)原有尺寸的同時(shí)，提高其耐磨抗腐蝕性能，適用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子上深度較大的汽封軸頸腐蝕凹坑和葉輪盤(pán)面蒸汽沖蝕凹坑缺陷的修復(fù)，從而延長(zhǎng)船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的使用壽命。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子損傷修復(fù)方法，包括下述步驟：

（1）采用電阻熱能微弧堆焊技術(shù)對(duì)船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工件的汽封軸頸表面及葉輪盤(pán)面損傷缺陷（深度≥0.3mm）進(jìn)行修復(fù)，具體修復(fù)工藝如下：

（11）表面預(yù)處理：對(duì)工件損傷缺陷部位進(jìn)行修整使其表面光順，并去除油污。

（12）表面焊補(bǔ)：采用精密補(bǔ)焊機(jī)進(jìn)行修復(fù)，精密補(bǔ)焊機(jī)工作模式選擇為精密氬焊的脈沖點(diǎn)焊狀態(tài)，調(diào)整焊補(bǔ)電流和脈沖時(shí)間，并根據(jù)焊補(bǔ)電流調(diào)整氬氣流量，保證氣體通暢，之后開(kāi)始對(duì)工件損傷缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，焊補(bǔ)過(guò)程預(yù)留加工余量；

（13）后加工：對(duì)焊補(bǔ)后的工件損傷缺陷表面進(jìn)行修整，使其表面與工件基體尺寸一致；

（14）檢驗(yàn)：進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)焊補(bǔ)后的工件損傷缺陷部位是否存在裂紋、砂眼類明顯缺陷，若不存在，進(jìn)行步驟（2），若存在，去除裂紋、砂眼類缺陷后，返回步驟（12）至（14）。

（2）采用激光熔覆技術(shù)分別在船用汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子工件汽封軸頸表面和葉輪盤(pán)面制備耐磨抗腐蝕防護(hù)涂層，激光熔覆設(shè)備選擇為固體激光器，具體制備工藝如下：

（21）熔覆層制備：選擇熔覆材料，固體激光器開(kāi)機(jī)并預(yù)燃成功后調(diào)整固體激光器的透鏡與工件之間的距離為160~180mm、激光束與工件法線的夾角為15°~30°，同時(shí)調(diào)整保護(hù)氣體方向和流量，之后固體激光器開(kāi)始進(jìn)行熔覆層制備；熔覆過(guò)程中保證激光束光斑疊加量為30%~50%，所形成的各熔池中心均應(yīng)有凹陷小孔，熔覆過(guò)程預(yù)留加工余量；

（22）后加工：對(duì)熔覆后的工件表面進(jìn)行加工至要求尺寸和精度；

（23）檢驗(yàn)：進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，以檢驗(yàn)熔覆部位是否存在裂紋、砂眼類明顯缺陷，若不存在，激光熔覆過(guò)程完成，在工件汽封軸頸表面和葉輪盤(pán)面形成耐磨抗腐蝕防護(hù)涂層；若存在，去除裂紋、砂眼類缺陷后，返回步驟（21）至（23）。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，還包括如下附加技術(shù)特征：