Technische branche

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het gebied van gasturbines en meer specifiek op een proces voor het reviseren en repareren van gasturbinebladen.

Achtergrond techniek

Als belangrijk energieopwekkend apparaat worden gasturbines veelvuldig gebruikt in de energieopwekking, scheepsbouw, luchtvaart en andere industrieën. De kern bestaat voornamelijk uit drie onderdelen: een compressor (d.w.z. een compressor), een verbrandingskamer en een turbine. Het werkproces van een gasturbine is dat de compressor continu lucht uit de atmosfeer aanzuigt en comprimeert; de samengeperste lucht komt in de verbrandingskamer terecht, mengt zich met de ingespoten brandstof en wordt verbrand tot een gas met hoge temperatuur, dat vervolgens de gasturbine instroomt om uit te zetten en arbeid te verrichten, waarbij de turbinewaaier meedraait met de compressorwaaier en uiteindelijk de chemische energie van de brandstof omzet in mechanische energie.

Gasturbinebladen zijn belangrijke onderdelen van gasturbines. Het gas dat ontstaat nadat de brandstof en lucht zijn gemengd en verbrand, zet de bladen aan tot arbeid en levert kinetische energie voor de gasturbine. Nikkellegering is het belangrijkste materiaal voor de productie van gasturbinebladen. Nikkellegeringen die bij de productie van gasturbines worden gebruikt, hebben over het algemeen een hoge duurzaamheid, vermoeiingssterkte en duurzame plasticiteit, en zijn zeer stabiel in structuur en mechanische eigenschappen bij de bedrijfstemperatuur van de gasturbine.

Door langdurige slijtage, impact, hoge temperaturen van het gas en thermische en koude vermoeidheid zullen gasturbinebladen defecten zoals slijtage, corrosie en scheuren vertonen en daardoor niet meer bruikbaar zijn en worden afgedankt. De belangrijkste faalmechanismen zijn cavitatie, corrosie, slijtage, oxidatie bij hoge temperaturen en breuk door vermoeidheid. Dit stelt hoge eisen aan de slijtvastheid, corrosiebestendigheid, oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen en mechanische eigenschappen van de materialen van gasturbinebladen.

Momenteel is de belangrijkste reparatiemethode voor defecte gasturbinebladen smeltlassen, waarbij voornamelijk argonbooglassen, plasmabooglassen, laserlassen, microboogvonklassen, enz. worden toegepast. Daarnaast omvatten de reparatiemethoden solderen, lasercladden, poedermetallurgie, enz. Deze methoden beperken zich tot het herstellen van de werking van het zaagblad en verbeteren de levensduur van het zaagblad niet of slechts licht.

Inhoud van de uitvinding

Het doel van de onderhavige uitvinding is om de bovengenoemde tekortkomingen in de stand van de techniek te verhelpen en een methode te bieden voor het reviseren en repareren van defecte gasturbinebladen.

De onderhavige uitvinding betreft een methode voor het reviseren en repareren van defecte gasturbinebladen. Eerst wordt het lasercladproces gebruikt om de grootte van de defecte gasturbinebladen te herstellen, vervolgens wordt het kogelstralenproces gebruikt om het oppervlak van de gerepareerde gasturbinebladen te stralen, en vervolgens wordt plasma gebruikt. Het spuitproces spuit een laag cermetcoating om een ​​nieuw blad met een composietcoating te verkrijgen, waarmee de revisie van het gasturbineblad is voltooid. Volg hiervoor de volgende stappen:

De eerste stap: Gebruik lasercladden Technologie om de afmetingen van de defecte gasturbinebladen te herstellen. Het reparatiemateriaal is gemaakt van nikkellegeringspoeder met een laag smeltpunt. Het laserscanvermogen is 2.5 tot 4 kW en de scansnelheid is 200 tot 400 mm/min.

Stap 2: Nadat het mes is lasercladdenHet buitenoppervlak van het blad is kogelgestraald. Het kogelgestraalde materiaal is een glaskorrel met een diameter van 0.8-1.2 mm en een kogelstraaldruk van 0.4-0.5 MPa. De kogelstraaltijd bedraagt ​​80-100 seconden. Door kogelstralen ontstaat een 150 μm dikke drukspanningsonderlaag op het blad om de vermoeiingsweerstand van het materiaal te verbeteren.

Stap 3: Gebruik plasmaspuittechnologie om de gasturbinebladen na de eerste en tweede stap te spuiten. Het spuitmateriaal is WC-12Co cermetpoeder, de deeltjesgrootte is 35-75 μm, het plasmaspuitvermogen is 40 kW, de spuitafstand is 70-120 mm, de hoofdluchtstroom is 30-40 l/min, de dikte van de spuitcoating is 240 μm-280 μm aan de loefzijde en 180 μm-220 μm aan de niet-loefzijde.

De gasturbinebladen die met behulp van het procesproces volgens de onderhavige uitvinding worden gerepareerd, zijn goed bestand tegen slijtage en corrosie. Bovendien kunnen ze de levensduur van de bladen aanzienlijk verlengen. Hun levensduur is twee tot drie keer zo lang als die van de originele bladen.

Deze uitvinding maakt gebruik van drie samengestelde processen: lasercladden Het proces, het kogelstralen en het plasmaspuiten worden gebruikt om gasturbinebladen te repareren. Het herstelt niet alleen de grootte, maar vormt ook een cermetlaag op het oppervlak van de bladen, wat de levensduur van de gasturbinebladen aanzienlijk verlengt.

Gedetailleerde manieren

De onderhavige uitvinding wordt hieronder verder beschreven in samenhang met specifieke uitvoeringsvormen.

De onderhavige uitvinding omvat hoofdzakelijk drie processen: lasercladding, kogelstralen en plasmaspuiten, die als volgt worden geïntroduceerd:

Lasercladproces

Lasercladdingtechnologie is een technologie die de laatste jaren veelvuldig wordt toegepast. Lasercladden Verwijst naar het snel smelten en stollen van geselecteerde coatingmaterialen op het oppervlak van het bekledingssubstraat op verschillende manieren onder laserbestraling. Vervolgens wordt een oppervlaktecoating met extreem lage verdunning en metallurgische binding met het substraat gevormd, wat de slijtvastheid, corrosiebestendigheid, hittebestendigheid, oxidatiebestendigheid en andere eigenschappen van het substraatoppervlak aanzienlijk verbetert, waardoor het doel van oppervlaktemodificatie of -reparatie wordt bereikt. Vergeleken met processen zoals oppervlaktebehandeling, spuiten, galvaniseren en dampdepositie, heeft lasercladding de kenmerken van een lage verdunning, een dichte structuur, een goede combinatie van coating en substraat, en vele geschikte bekledingsmaterialen, waardoor het breed wordt toegepast.

Kogelstralenproces

Kogelstralen is een van de effectieve methoden om vermoeiing van onderdelen te verminderen en de levensduur te verlengen. Kogelstralen is het spuiten van een hogesnelheidsstraal van kogelstralen op het oppervlak van het onderdeel, waardoor plastische vervorming op het oppervlak van het onderdeel optreedt en een versterkte laag van een bepaalde dikte ontstaat. Door de drukspanning op het oppervlak van het onderdeel kan een deel van de spanning worden gecompenseerd wanneer het onderdeel wordt belast, waardoor de vermoeiingssterkte van het onderdeel wordt verbeterd en de veilige levensduur wordt verlengd. Straalmaterialen omvatten voornamelijk staal- en glaskorrels.

Plasmaspuitproces

Plasmaspuiten is een technologie voor oppervlakteversterking en -modificatie die het oppervlak van het substraat slijtvast, corrosiebestendig, oxidatiebestendig bij hoge temperaturen, elektrisch isolerend, warmte-isolerend, stralingsbeschermend, slijtageverminderend en afdichtend kan maken. Plasmacoatingtechnologie maakt gebruik van een plasmaboog met gelijkstroom als warmtebron om keramiek, legeringen, metalen en andere materialen te verhitten tot een gesmolten of halfgesmolten toestand. Vervolgens worden ze met hoge snelheid op het oppervlak van het voorbehandelde werkstuk gespoten om een ​​stevig hechtende oppervlaktelaag te vormen.

Plasmaspuittechnologie is een nieuwe, multifunctionele precisiespuitmethode die na het vlamspuiten krachtig is ontwikkeld. Het heeft de volgende kenmerken:

① De energiebundel is zeer geconcentreerd en kan alle poeders met een hoge hardheid en een hoog smeltpunt smelten. Hierdoor is hij geschikt voor een breed scala aan spuitmaterialen en kan hij worden gebruikt voor de bereiding van diverse coatings.

2. Door de hoge vluchtsnelheid van de spuitdeeltjes ontstaat een gladde, dichte coating met een hoge poederafzettingssnelheid.

③ Tijdens het spuitproces wordt de matrix niet geladen of gesmolten, en bewegen de matrix en het spuitpistool relatief snel, waardoor de matrixstructuur niet verandert. De vorm en prestaties van het substraat worden niet beïnvloed door hitte.

4 Het werkgas is een inert gas, dat het substraat en het poeder beschermt tegen oxidatie, en er zitten weinig onzuiverheden in de coating.

5 Eenvoudige bediening, lage onderhoudskosten voor apparatuur en goede afstellingsprestaties.

De uitvinding maakt gebruik van lasercladdingtechnologie, straaltechnologie en plasmaspuittechnologie om defecte gasturbinebladen te repareren. Er zijn hoofdzakelijk drie processtappen.

De eerste stap: Gebruik lasercladden Technologie om de grootte van het defecte gasturbineblad te herstellen. Het reparatiemateriaal is gemaakt van nikkelgebaseerd legeringspoeder met een laag smeltpunt, NiCrBSi. Het laserscanvermogen is 2.5 tot 4 kW en de scansnelheid is 200 tot 400 mm/min.

De tweede stap: Het kogelstralen van het buitenoppervlak van het gasturbineblad na de eerste stap. Glaskorrels worden gebruikt als kogelstralenmateriaal, met een diameter van 0.8-1.2 mm, een kogelstraaldruk van 0.4-0.5 MPa en een kogelstraaltijd van 80-100 seconden. Door kogelstralen kan een drukspanningslaag van ongeveer 150 μm dik op het blad worden aangebracht om de vermoeiingsweerstand van het materiaal te verbeteren. Kogelstralen is ook een proces vóór plasmaspuiten. Door kogelstralen kan de hechtsterkte tussen de plasmagespoten laag en het substraat worden verbeterd.

De derde stap: Gebruik plasmaspuittechnologie om de gasturbinebladen na de eerste en tweede stap te spuiten. Het spuitmateriaal is WC-12Co cermetpoeder en de deeltjesgrootte is 35-75 μm. Het plasmaspuitvermogen is 40 kW, de spuitafstand is 70-120 mm en de hoofdluchtstroom is 30-40 l/min. De dikte van de spuitcoating is 240 μm-280 μm aan de loefzijde en 180 μm-220 μm aan de niet-loefzijde.

De gasturbinebladen die met behulp van het procesproces volgens de onderhavige uitvinding worden gerepareerd, zijn goed bestand tegen slijtage en corrosie. Bovendien kunnen ze de levensduur van de bladen aanzienlijk verlengen. Hun levensduur is twee tot drie keer zo lang als die van de originele bladen.