[發(fā)明專利]處理方法、渦輪構(gòu)件和渦輪系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710103122.7
• 申請(qǐng)日: 2017-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN107120145A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.斯里尼瓦桑;C.E.湯普森;D.納拉亞納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D5/12
• 分類號(hào): F01D5/12;F01D25/24;C21D10/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 楊忠,鄧雪萌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于處理構(gòu)件的方法和經(jīng)處理的構(gòu)件。更具體地，本發(fā)明涉及用于用對(duì)渦輪構(gòu)件進(jìn)行激光處理的方法和經(jīng)激光處理的渦輪構(gòu)件。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪經(jīng)常遭受惡劣的運(yùn)行條件和延長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，從而使燃?xì)鉁u輪構(gòu)件氧化和腐蝕磨損。對(duì)于燃?xì)鉁u輪壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，這些因素使表面光潔度降低，從而通過提高阻力系數(shù)(CD)而不利地影響葉片的空氣動(dòng)力學(xué)性能，降低性能。

由沉淀硬化鋼和馬氏體鋼制成的壓縮機(jī)葉片會(huì)經(jīng)受前緣侵蝕和腐蝕，這是由于運(yùn)行期間的濕壓縮，或者由于水洗或者在工作期間的大氣引起的其它形式的腐蝕。前緣侵蝕和腐蝕兩者都趨向于非常顯著地降低壓縮葉片的性能。

通常在按預(yù)定時(shí)間間隔進(jìn)行的大檢查期間，人工擦洗和/或清潔轉(zhuǎn)子葉片和定子導(dǎo)葉，以部分地恢復(fù)葉片和導(dǎo)葉的表面光潔度。擦洗和/或清潔轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)葉會(huì)改進(jìn)表面光潔度，從而部分地恢復(fù)燃?xì)鉁u輪輸出和效率。

人工擦洗和/或清潔轉(zhuǎn)子葉片是耗時(shí)的過程，其導(dǎo)致葉片上的表面光潔度不是最佳。人工擦洗和/或清潔轉(zhuǎn)子葉片的備選方案是對(duì)轉(zhuǎn)子葉片電拋光。

與人工擦洗相比，對(duì)轉(zhuǎn)子葉片電拋光對(duì)葉片提供改進(jìn)的表面光潔度。但是，當(dāng)前電拋光實(shí)踐需要拆卸和/或運(yùn)輸燃?xì)鉁u輪。拆卸和運(yùn)輸會(huì)提高燃?xì)鉁u輪停工時(shí)間，從而造成生產(chǎn)率損失。運(yùn)輸燃?xì)鉁u輪所造成的停工時(shí)間可高達(dá)兩個(gè)月。

蒸汽渦輪從蒸汽流中抽取功，以通過下者產(chǎn)生功率：通過將蒸汽供應(yīng)給級(jí)聯(lián)的固定葉片(噴嘴)和移動(dòng)葉片(輪葉)來將鍋爐產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能。典型的蒸汽渦輪可包括轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子與許多輪子相關(guān)聯(lián)。輪子可沿著轉(zhuǎn)子的長(zhǎng)度彼此間隔開，以限定一系列渦輪級(jí)。渦輪級(jí)設(shè)計(jì)成高效地從在渦輪的入口到出口的流徑上行進(jìn)的蒸汽中抽取有用功。隨著蒸汽沿著流徑行進(jìn)，蒸汽使輪葉驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。蒸汽可逐漸膨脹且蒸汽的溫度和壓力可逐漸降低。然后蒸汽可從渦輪的出口排出供重新使用或進(jìn)行別的操作。較高溫蒸汽渦輪可產(chǎn)生增加的輸出，因?yàn)檎羝麥囟忍岣邥?huì)增加可被抽取的整體能量。

由于壓力和溫度改變，蒸汽變濕。隨著蒸汽流過輪葉和噴嘴的渦輪級(jí)，蒸汽中包含的水分在渦輪表面上冷凝成小水滴。構(gòu)件表面上的水可導(dǎo)致表面腐蝕。這些小水滴結(jié)合成粗水滴，它們被蒸汽流分散且與下游構(gòu)件碰撞。由于高速?zèng)_擊，碰撞會(huì)減小輪葉的扭矩，并且因而降低渦輪的整體性能。粗水滴使得下游構(gòu)件表面有侵蝕，這會(huì)降低構(gòu)件的空氣動(dòng)力學(xué)性能和截面厚度，并且因而縮短它們的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

在實(shí)施例中，一種處理方法包括對(duì)渦輪構(gòu)件的前緣進(jìn)行激光硬化，以及使前緣的經(jīng)處理表面紋理化而具有疏水表面紋理。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種渦輪構(gòu)件包括構(gòu)件本體，構(gòu)件本體具有前緣。前緣經(jīng)激光硬化。前緣的經(jīng)處理表面具有疏水表面紋理而為疏水的。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種渦輪系統(tǒng)包括渦輪軸和附連到渦輪軸上的渦輪構(gòu)件。渦輪構(gòu)件包括構(gòu)件本體，構(gòu)件本體具有前緣。前緣經(jīng)激光硬化，并且前緣的經(jīng)處理表面具有疏水表面紋理而為疏水的。

技術(shù)方案1. 一種處理方法，包括：

對(duì)渦輪構(gòu)件的前緣進(jìn)行激光硬化；以及

使所述前緣的經(jīng)處理表面紋理化而具有疏水表面紋理。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件包括選自沉淀硬化鋼、馬氏體鋼和鎳基超合金的材料。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述激光硬化提高所述渦輪構(gòu)件在所述前緣處的前緣硬度，直到0.3至2 mm的深度。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案3所述的方法，其特征在于，所述激光硬化使所述渦輪構(gòu)件的前緣硬度提高到所述激光硬化之前的所述渦輪構(gòu)件的整體硬度的2至3倍。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在對(duì)所述前緣進(jìn)行激光硬化之后且在使所述前緣的所述經(jīng)處理表面紋理化之前，對(duì)所述前緣的所述經(jīng)處理表面拋光。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述紋理化包括使用飛秒激光對(duì)所述前緣的所述經(jīng)處理表面進(jìn)行激光紋理化。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述前緣的所述經(jīng)處理表面的水接觸角度大于90度。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述前緣的所述經(jīng)處理表面是超疏水的。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其特征在于，所述渦輪構(gòu)件選自燃?xì)鉁u輪的壓縮機(jī)葉片、蒸汽渦輪葉片和蒸汽渦輪的殼。

技術(shù)方案10. 一種渦輪構(gòu)件，包括：