Turbinos rotorius yra sunkus ir turi didelį greitį. Rotoriaus kakliukas gali susidėvėti dėl prasto tepimo alyvos sistemos veikimo ar kitų veiksnių, sukeldamas per didelę rotoriaus vibraciją ar kitus saugos pavojus. Dėl tokio tipo eksploatuojamo rotoriaus veleno skersmens pažeidimo, pažangus lazerinis dengimas remonto ir perdarymo technologija gali pašalinti žalą, o remonto kokybė atitinka ilgalaikius saugaus rotoriaus veikimo reikalavimus. Palyginti su tradicine suvirinimo remonto technologija, ji yra lankstesnė ir efektyvesnė. Šiame straipsnyje aptariamas pritaikymo atvejis yra taisymo technologija, kurioje kaip šilumos šaltinis naudojamas puslaidininkinis lazeris ir naudojamas lazerinis dengimo metodas remontiniam sluoksniui padengti pažeisto kakliuko paviršiuje. Lazerinis dengimo sluoksnis turi didelį sukibimo stiprumą su pagrindine medžiaga, mažą suvirinimo šilumos įvedimą, aukštą automatizavimo laipsnį ir nepažeistą kakliuko remonto suvirinimo kokybę. Rotoriaus forma ir dydis akivaizdžiai nepasikeitė prieš ir po remonto.

Rotorius yra pagrindinė turbinos sudedamoji dalis ir turi atlaikyti sunkias darbo sąlygas, tokias kaip aukšta temperatūra, aukštas slėgis, didelis greitis ir didelis įtempis. Tačiau dėl tepalinės alyvos kokybės, priemaišų ir kitų nepalankių veikimo veiksnių rotoriaus kakliukas kartais susidėvi, o tai daro didelę įtaką saugiam ir stabiliam turbinos bloko darbui. Pastaraisiais metais buvo išbandyta lazerinio perdirbimo ir remonto technologija, siekiant pašalinti rotoriaus veleno susidėvėjimą. Palyginti su tradicinėmis technologijomis, tokiomis kaip galvanizavimas, cheminis dengimas, terminis purškimas ir lankinis suvirinimas, lazerinės gamybos ir taisymo technologijos pranašumai yra didelis sukibimo stiprumas, maža šilumos paveikta zona, mažas skiedimo greitis, maža deformacija, nedidelis tolesnio apdorojimo kiekis, stiprus. pasirinkimas ir aukštas automatizavimo lygis. Tai tapo svarbia priemone atkuriant, pavyzdžiui, atkuriant dydį, keičiant paviršių ir pratęsiant svarbių dalių tarnavimo laiką [1–4].

Po 8 eksploatavimo metų elektrinėje eksploatuojamos garo turbinos žemo slėgio rotoriaus veleno kaklelis daug kur susidėvėjo, rimtai pakenkęs saugiam bloko darbui. Jėgainė pavedė Šanchajaus garo turbinų gamyklai suremontuoti susidėvėjusias veleno kaklelio dalis.

1 Lazerinės gamybos technologija ir remonto įranga

1.1 Lazerinio dengimo technologija

Lazerinis dengimas yra svarbus lazerinio apdorojimo technologijos pritaikymas. Dengimo proceso metu plonas pagrindinės medžiagos sluoksnis išlydomas apšvitinant didelio energijos tankio (dažniausiai 102–104 W/mm2) lazerio spindulį, sumaišomas su ta pačia išlydyta užpildo medžiaga ir tam tikro storio karščio paveikta zona. sukurtas. Ant pagrindo paviršiaus suformuojamas dengimo sluoksnis, metalurgiškai surištas su pagrindo paviršiumi, kad būtų galima modifikuoti paviršių, atlikti priedų gamybą ir atlikti kitas operacijas. 1 paveiksle parodytas lazerinio dengimo principas.

Lazerinis apmušalas, kaip mažo šilumos įvesties perdirbimo metodas, rodo savo pritaikomumą prie papildomo žemo slėgio rotorių remonto, kai keliami aukšti matmenų tikslumo reikalavimai ir sudėtingas pagrindinės medžiagos suvirinimas. Dėl didelio lazerinio apvalkalo energijos tankio jis gali pataisyti rotoriaus kakliuką su mažesniu suvirinimo šilumos poveikiu. Kai Guo Shirui ir kt. [5] atliko turbinos rotoriaus lazerinio apvalkalo testą, jie nustatė temperatūrą 5 cm atstumu nuo apmušimo srities. Temperatūra viso dengimo proceso metu buvo ne aukštesnė kaip 70 °C, todėl galima kontroliuoti skiedimo greitį ir suvirinimo deformaciją. Šanchajaus garo turbinų gamykla anksčiau atliko procesų bandymus ir procesų plėtrą, skirtą rotoriaus lazeriniam apvalkalui [6-7], ir turi techninių galimybių lazerinių apvalkalų gamybai.

1.2 Įvadas į lazerinio dengimo įrangą

Remonto darbams skirta įranga – mobili lazerinio apkalimo darbo vieta. Darbo stotis pritaikyta konteinerio konstrukcijai ir gali būti lengvai transportuojama į paskirtą darbo vietą elektrinėje arba gamykloje, kad būtų galima atlikti lazerinio apvalkalo operacijas. Jis tinka įvairių dalių remontui. Darbo vieta daugiausia sudaryta iš didelės galios lazerio, 6 ašių roboto, miltelių tiektuvo, bendraašio miltelių padavimo apvalkalo galvutės ir pagalbinių sistemų, tokių kaip maitinimo ir aušinimo sistemos veikimui palaikyti.

2 Lazerinio dengimo sluoksnio veikimo bandymas

Siekiant užtikrinti remonto efektą ir visapusiškas apdailos metalo mechanines savybes, buvo sukurti specialūs dengimo milteliai iš tos pačios medžiagos kaip ir žemo slėgio rotoriaus 30Cr2Ni4MoV plienas, o remonto procesui patikrinti buvo atliktas imituotas detalių apmušimo bandymas. ir dangos sluoksnio veikimas.

Mėginio paruošimas:
Bandymo bazinė medžiaga yra 30Cr2Ni4MoV garo turbinos žemo slėgio rotoriaus medžiaga, o standartas yra JB/T 11020-2010 „Ypatingai gryno plieno žemo slėgio rotorių kaltinių superkritinėms ir ypač superkritinėms garo turbinoms techninės sąlygos“. specifinė cheminė sudėtis ir mechaninės savybės pateiktos 1 lentelėje.

Bandinio dengimo lazeriu proceso parametrai yra šie: skenavimo galia 2400 W ~ 3500 W, skenavimo greitis 10 mm/s ~ 30 mm/s, miltelių padavimo greitis 1.0 r/min ~ 1.8 r/min, termiškai neapdorojamas po suvirinimo ir po suvirinimo. apkala, tempimo, lenkimo, metalografinių ir kietumo bandinių pavyzdžiai buvo paimti pagal 2 pav.

(1) Metalografinės struktūros analizė

Lazerinio apvalkalo jungties skerspjūvio makroskopinė morfologija parodyta 3 paveiksle. Dengimo sluoksnis gerai sukibęs su pagrindu, nėra jokių makroskopinių defektų, tokių kaip įtrūkimai, poros, nepilnas susiliejimas ir nepilnas skerspjūvio įsiskverbimas. jungties.

Nagrinėjamos pagrindinės medžiagos ploto, dengiamojo sluoksnio ploto ir dengiamojo sluoksnio sandūros skerspjūvio šilumos paveiktos zonos mikrostruktūros. Lazerinio apvalkalo jungties skerspjūvio mikrostruktūra parodyta 4 paveiksle. Pirminė medžiaga, apvalkalo sluoksnis ir šilumos paveikta zona yra bainitinės struktūros, tačiau jų organizacinės morfologijos skiriasi dėl jų aušinimo procesų ir šilumos skirtumų. - paveiktos zonos struktūra yra geriausia.

(2) Kietumo bandymas

Vickerso kietumo testas buvo atliktas su apkalos jungtimi. Bandymo metodas atitiko GB/T4340.1. Kietumo bandymo rezultatai parodyti 5 paveiksle. Lydymosi linija laikoma 0 tašku, o apvalkalo sluoksnio pusė laikoma teigiama kryptimi. Iš paveikslo matyti, kad substrato kietumas yra 250–350 HV diapazone; substrato kietumą šalia lydymosi linijos veikia lazerio dangos šiluma, o kietumo vertė yra 360–410 HV, o šilumos paveiktos zonos plotis yra apie 1.2 mm; dangos sluoksnio kietumas paprastai būna stabilus toliau nei 1 mm nuo lydymosi linijos, o kietumas yra 270–350 HV, o tai artimas pagrindo kietumui.

(3) Tempimo bandymas

Pagal GB/T 228.1-2010 „Metalinių medžiagų tempimo bandymas 1 dalis: Kambario temperatūros bandymo metodas“ iš apkalos jungties buvo nupjautas plokštės tempiamasis bandinys tempimo charakteristikų bandymui. Tempimo greitis buvo atliktas pagal GB/T 228.1 A224. Tempiamojo bandinio lūžimo padėtis buvo apkalos sluoksnio suvirinimas. Takumo riba Rp0.2 siekė 750 MPa, o tempiamasis stipris siekė 845 MPa. Dengimo sluoksnio tempimo charakteristikos iš esmės buvo tokios pačios kaip kalimo korpuso, kuris galėjo atitikti remonto sluoksnio sukibimo jėgos ir stiprumo reikalavimus.

(4) Lenkimo bandymas

Pagal GB/T 232-2010 „Metalinių medžiagų lenkimo bandymo metodas“ iš apkalos jungties buvo išpjautas lenkiamas bandinys, skirtas lenkimo charakteristikų bandymui. Lenkimo bandinio storis – 10 mm, lenkimo slėgio galvutės skersmuo – φ40 mm, lenkimo kampas – 180°. Bandinio šoninio lenkimo bandomasis paviršius parodytas 6 paveiksle. Nėra įtrūkimo ir jis atitinka specifikacijos reikalavimus.

3 Rotoriaus kakliuko atnaujinimas ir remontas

3.1 Rotoriaus veleno skersmens būklė prieš remontą

Prieš remontą buvo išmatuotas rotoriaus susidėvėjimo plotas. 340 guolio kakliuko 4 mm ilgio daug kur susidėvėjo. Rimčiausioje vietoje susidėvėjęs 1.3 mm gylio griovelis. Susidėvėjimo būsena parodyta 7 paveiksle. Rotoriaus paviršiaus būklė nebeatitinka saugaus įrenginio veikimo. Norint išvengti viso rotoriaus keitimo, būtina skubiai užbaigti remontą naudojant saugias ir veiksmingas atnaujinimo priemones.

3.2 Apdirbimas prieš remontą

Pirmiausia reikia išvalyti pažeistą rotoriaus veleno skersmens dalį. Pagrindinis tikslas yra nupjauti susidėvėjimo griovelį ir išvalyti greta esančias susidėvėjimo paveiktas medžiagas. Šiuo pagrindu paruošiamas dangos griovelis, užtikrinantis tolesnę apkalimo kokybę.

Išankstinis suvirinimas atliekamas CNC tekinimo staklėmis, o tekinimas atliekamas su minimaliu apdirbimo kiekiu, tai yra, pažeista vieta, kuri buvo visiškai išvalyta, toliau nebus apdorojama, o ne iki galo apdirbta. toliau sukite skersmenį, kol visos susidėvėjusios dalys bus visiškai švarios ir bus baigtas dangos griovelio paruošimas. Žurnalas prieš apkalą parodytas 8 paveiksle.

3.3 Apžiūra prieš remontą

Prieš dengiant pažeistą kakliuko kakliuką, atliekamas įsiskverbimo bandymas ir ultragarsinis bandymas, siekiant nustatyti, ar rotoriaus paviršiuje ir viduje nėra įtrūkimų ar kitų defektų, galinčių turėti įtakos tolesniam apkalimui.

Kietumo matuoklis naudojamas 16 taškų, atsitiktinai paskirstytų žurnale, kietumui patikrinti. Viso plakiruoto ploto kietumas yra 260–300 HV, o tai atitinka rotoriaus pagrindo kietumą.

Bandymų rezultatai rodo, kad pažeista kakliuko kakliuko dalis pilnai išvalyta, paviršiuje ir viduje nėra defektų, atitinkančių lazerinio dangos remonto darbų reikalavimus.

3.4 Lazerinis dangos remontas

Lazerinio dengimo proceso metu robotas suspaudžia dengimo galvutę, kad pasiektų ašinį padavimą, o rotoriaus sukimąsi varo tekinimo staklės.

Prieš dengiant apkalą reikia kruopščiai nuvalyti apkalimo vietą, o žurnalą nušveisti acetonu. Vėlesnius dengimo darbus galima atlikti tik įsitikinus, kad neliko alyvos, vandens ar kitų dėmių.

Kaip parodyta 9 paveiksle, dengimo operacija atliekama sluoksnis po sluoksnio. Dengimo metu reikia stebėti dangos kokybę ir valyti dengimo sluoksnio paviršių tarp sluoksnių, kol apkalos sluoksnio storis atitiks matmenų reikalavimus. Dengimo metu stebima temperatūra tarp sluoksnių, kad būtų išvengta perkaitimo. Užbaigus dengimą, rotoriaus kakliukas po izoliacinės medžiagos dangteliu prieš apdirbimą lėtai atšaldomas iki kambario temperatūros.

3.5 Apžiūra po remonto

(1) Matmenų patikrinimas Po suvirinimo rotorius išmatuojamas tekinimo staklėmis. Po remonto kakliuko matmenų tolerancija ir paviršiaus šiurkštumas buvo visiškai atstatyti iki pradinių projektavimo reikalavimų, kurie gali atitikti guolio ir kakliuko atitikimo reikalavimus. Mikrometru buvo išmatuoti suremontuoto rotoriaus movos flanšo galo ir išorinio apskritimo matmenys, abiejų veleno kakliuko pusių perimetras ir plotas prie galutinio sparnuotės. Matavimo rezultatai parodė, kad kiekvienos matavimo padėties koaksialumas buvo mažesnis nei 0.02 mm, o koaksialumas iš esmės nepakito, lyginant su prieš remontą.

(2) Kietumo bandymas Kai ant rotoriaus veleno kaklelio liko 0.2 mm apdirbimo laisvė, Leebo kietumo testas buvo atliktas 22 taškuose, atsitiktinai paskirstytuose apvalkalo sluoksnyje, naudojant Leeb kietumo testerį pagal GB/T 17394.1-2014. Metalinių medžiagų Leebo kietumo bandymas 1 dalis. Bandymo metodas“. Kietumo bandymo rezultatai buvo 272 HV ~ 354 HV diapazone. Dengimo sluoksnio kietumo bandymo rezultatai buvo panašūs į kietumo vertes, išmatuotas ankstesniame apvalkalo bandyme, o nuokrypis tarp kiekvieno taško kietumo verčių toje pačioje perimetro buvo ne didesnis kaip 30 HV, o tai atitiko naudojimo reikalavimus. reikalavimus.

(3) Prasiskverbimo bandymas Užbaigus rotoriaus kakliuką ir vėlesnį šlifavimą, kakliukas buvo išbandytas pagal gamyklos standartą naujiems rotoriaus gaminiams. Prasiskverbimo bandymo rezultatai parodė, kad dengiamasis sluoksnis neturi tokių defektų kaip šlako intarpai, nepilnas įsiskverbimas, įtrūkimai, poros, o dengiamo sluoksnio kokybė atitiko standartinius reikalavimus. Žurnalo būsena po užbaigimo parodyta 10 pav.

4 Remonto efektas

4.1 Remonto tikslumas

Atliekant rotoriaus kakliuko remontą buvo pasiektas tikslus vietinis remontas be neigiamo poveikio kitoms rotoriaus dalims; po remonto rotoriaus kakliuko skersmens tolerancijos reikalavimus galima įvykdyti visose srityse, kakliuko koaksialumas po remonto yra mažesnis nei 0.02 mm, o šiurkštumas Ra≤0.4 μm, todėl detalių taisymas yra aukštas matmenų tikslumas. reikalavimus.

4.2 Rotoriaus veikimas

Remiantis elektrinės atsiliepimais, po remonto pradėtas eksploatuoti žemo slėgio rotorius, o tepalinės alyvos temperatūra, guolio temperatūra ir agregato veleno vibracija atitiko reikalavimus, o veikimas buvo geras.

5 Išvada ir perspektyva

Sėkmingai suremontuota garo turbinos žemo slėgio rotoriaus kakliuko susidėvėjusi padėtis lazerine apkalų perdirbimo technologija, gautos šios išvados:

(1) Dengimo sluoksnio ir pagrindo sukibimo stipris yra didelis, o apvalkalo sluoksnio stiprumas ir cheminė sudėtis atitinka veleno skersmens padėties naudojimo reikalavimus.

(2) Naudojant kilnojamą lazerinio apvalkalo darbo vietą galima atlikti rotoriaus remontą internetu, o remonto laikotarpis gali atitikti elektrinės priežiūros ciklo poreikius.

(3) Rotoriaus kakliukas, suremontuotas atstatant lazerinį apvalkalą, gali užtikrinti, kad kakliuko dydžio tolerancija, paviršiaus šiurkštumas ir kt. atitiktų projektinių brėžinių reikalavimus po remonto.

(4) Baigus remontą, rotorius vėl įmontuojamas į įrenginį, o po to, kai jis pradedamas eksploatuoti, įrenginys veikia stabiliai.