[發(fā)明專利]通過混合熱等靜壓(HIP)過程來修復(fù)渦輪機(jī)的熱部件上的缺陷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711146051.5
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN108070709B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P.莫拉;G.馬西;V.布蘭徹蒂;S.科斯坦蒂諾
• 申請（專利權(quán)）人: 諾沃皮尼奧內(nèi)技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

本發(fā)明涉及通過混合熱等靜壓(HIP)過程來修復(fù)渦輪機(jī)的熱部件上的缺陷的方法。具體而言，在熱等靜壓(HIP)方法中，將在其結(jié)構(gòu)中受諸如氣孔、裂紋及空穴的瑕疵影響的待處理構(gòu)件，與呈粉末或顆粒的形式的非金屬材料一起放到容器中，粉末或顆粒的大小大于構(gòu)件的氣孔和裂紋和瑕疵。在HIP過程期間，非金屬材料壓在嵌入的構(gòu)件的整個表面上，以便產(chǎn)生能夠減少嵌入和未嵌入構(gòu)件本身中的缺陷的溫度和力的組合。構(gòu)件在該過程期間未被污染，從而允許通過機(jī)械清潔或化學(xué)洗滌的簡單操作，容易地移除非金屬材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的主題涉及基于稱為熱等靜壓(HIP)的技術(shù)而用于渦輪機(jī)上的熱部件的新修復(fù)方法。熱等靜壓是典型地用來減少金屬的氣孔和內(nèi)部缺陷的制造過程，以便改進(jìn)材料的機(jī)械性能和生產(chǎn)過程的產(chǎn)量。

背景技術(shù)

HIP過程通過使用加壓氣體，使放在高壓器皿中的待處理構(gòu)件經(jīng)受以等壓的方式對構(gòu)件施加的升高的溫度和升高的壓力兩者。最廣泛使用的是惰性氣體，使得待處理的材料在過程期間不可化學(xué)反應(yīng)。

HIP過程典型地用于修理或減少收縮空穴和其他內(nèi)部鑄造缺陷。同時應(yīng)用熱和高壓工作成通過塑性變形、蠕變和擴(kuò)散粘結(jié)的組合來消除或減少材料瑕點(diǎn)(諸如內(nèi)部空隙和微氣孔)，從而改進(jìn)被處理部件的機(jī)械阻力，以及尤其是改進(jìn)其疲勞。

此外，HIP可用來使粉末固結(jié)，以及用于擴(kuò)散粘結(jié)——固態(tài)結(jié)合兩個或更多個部件——(例如，不可被熔融過程焊接的材料的金屬覆層或粘結(jié)——不類似的金屬粘結(jié)在一起)。

HIP被廣泛用來修理通過熔模鑄造過程和粉末冶金過程而獲得的金屬構(gòu)件上的結(jié)構(gòu)缺陷。所述構(gòu)件遭受多個可能的內(nèi)部缺陷，諸如(但不限于)：氣孔、收縮空穴、裂紋、熱撕裂、內(nèi)部缺乏熔融或粘結(jié)、和冶金缺陷。在熔模鑄造或粉末冶金過程完成之后，仔細(xì)檢查所得的金屬構(gòu)件，以識別可能的缺陷。通常用HIP過程修理內(nèi)部缺陷。修理所提到的缺陷的備選過程是焊接和釬焊。該備選過程被廣泛用來修復(fù)或恢復(fù)靜態(tài)部件，而其應(yīng)用對于旋轉(zhuǎn)部件(尤其是關(guān)鍵部件)是受到限制的。這些方法典型地表現(xiàn)出重要的缺點(diǎn)：需要通過可能是昂貴、難以執(zhí)行和耗時的加工和機(jī)械處理來清理構(gòu)件。HIP引起的高壓和高溫僅僅能夠修理嵌入的不連續(xù)性(裂紋、氣孔、空穴等)。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本公開的主題的第一實(shí)施例涉及一種用于通過混合熱等靜壓過程來修復(fù)渦輪機(jī)的部件的缺陷或恢復(fù)該部件的新方法。

方法包括以下步驟：給待處理的構(gòu)件應(yīng)用第一清潔，且然后將所述構(gòu)件與非金屬材料一起放在氣密金屬容器(例如罐)中，且對所述容器應(yīng)用等靜壓力和高溫。所述等靜壓力和高溫通過所述非金屬材料介質(zhì)傳送到嵌入的構(gòu)件的整個表面，以便產(chǎn)生壓被處理的構(gòu)件的材料的力和溫度的組合，從而減少嵌入和未嵌入構(gòu)件本身中的瑕點(diǎn)。

典型地，但非排他地，提供呈粉末或顆粒的形狀的非金屬介質(zhì)，粉末或顆粒的尺寸大于被處理的構(gòu)件的較大缺陷的最小尺寸，以便不允許所述非金屬介質(zhì)滲透構(gòu)件的固有缺陷。這樣，非金屬介質(zhì)僅僅適于從外部對被處理的構(gòu)件的整個表面施加力和熱，從而使熱和力傳送到塊材料且修理固有缺陷。

在處理完成之后，可通過第二清潔階段容易地移除非金屬介質(zhì)，第二清潔階段包括化學(xué)洗滌或機(jī)械清潔(諸如例如，選擇性蝕刻或機(jī)械解聚或它們的組合)的選擇性操作。

此外，在根據(jù)本發(fā)明的HIP過程中采用的非金屬介質(zhì)的特征在于，熔融溫度高于待處理的構(gòu)件的金屬的熔融溫度。這允許避免任何介質(zhì)或從介質(zhì)中產(chǎn)生的可能污染物滲透到構(gòu)件的固有缺陷內(nèi)。

技術(shù)方案1. 一種熱等靜壓方法，包括：

將受結(jié)構(gòu)瑕疵影響的構(gòu)件放在無泄漏容器(11)中；

將介質(zhì)(12)引入到所述容器(11)中，以完全嵌入所述構(gòu)件；

對所述容器(11)除氣，以從所述容器(11)內(nèi)移除氣體和水蒸氣；