[发明专利]一种汽轮机末级叶片的修复方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种汽轮机末级叶片的修复方法，特别是涉及一种采用激光熔覆的方式修复汽轮机末级叶片的方法，属于IPC国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术领域。

背景技术：

汽轮机末级叶片是电厂汽轮机组的最末级叶片，是长度最长、重量最大的一组。汽轮机的工作介质是水蒸汽，当气流流到末级叶片时，水蒸汽中已含有一定量的液体水珠，这些水珠就会对高速旋转(汽轮机组大小不同，转数有1500rpm、3000rpm等几个等级)的末级叶片造成冲刷，使汽轮机末级叶片的强度、平衡状态、工作效率和寿命等受到很大影响。由于汽轮机末级叶片长度最长、重量最重，因此所受的离心力也就最大，若不及时修理，甚至会造成叶片的断裂，发生重大质量事故。由于其工作环境的特点，因此需要汽轮机末级叶片整体要有较好的耐冲刷性能、良好的持久强度和较好的抗热疲劳及断裂性能。

汽轮机所有的叶片的型线都是非常复杂的，包括末级叶片，而且叶身非常薄。因此，在很小的热应力下就会使叶片产生变形。而叶片的复杂形线是保证汽轮机工作效率的最为重要的参数，这就要求在维修汽轮机末级叶片时，一定要保证叶片的形线。如果叶片的形线无法保证，那汽轮机的工作效率会降低，甚至无法正常使用。因此，汽轮机末级叶片维修的关键点在于：在保证叶片使用寿命的前提下，保证汽轮机叶片的形线。

传统的汽轮机末级叶片修复方式主要采用电焊和氩弧焊两种，且焊材也是已被普遍采用的普通焊丝或焊条。这两种维修方式样比，氩弧焊的工艺特点要比电焊好很多。但是由于氩弧焊接的应力原因，必然要导致叶片变形。这就要求氩弧焊接修复的叶片必须经过热处理而消除大部份叶片的变形，小部份未能消除的变形要通过热校形的方法加以解决。而无论是热处理还是热校形(尤其是热校形)会大大降低汽轮机叶片的使用寿命。在汽轮机组正常工作的情况下甚至会出现末级叶片断裂的恶性质量事故，存在很大的安全隐患。

因此，选择适当的汽轮机末级叶片修复方法，保证修复后叶片的型线和空间位置不发生变化，使得经维修过的汽轮机末级叶片不需要进行热处理和热校形，修复后只要利用做好的型线样板对叶片进行修形，就具有完好的形线及较高的使用寿命，是当前亟待解决的课题。

激光熔覆成型技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛应用。

激光熔覆成型技术利用高能量激光束聚集能量极高的特点，瞬间将在基材表面预置或与激光同步自动送置的、具有特殊物理、化学或力学性能的合金粉末完全熔化，同时基材部分熔化，形成一种新的复合型材料，激光束扫描后快速凝固，获得与基体冶金结合的致密覆层，以达到恢复几何尺寸和表面强化的目的。

目前，关于利用激光熔覆工艺进行设备部件修复的专利和报道很多：例如，

公开号为CN101109083的中国发明专利申请给出的《发动机曲轴激光熔覆修复工艺》，是按以下步骤进行：A.在室温对曲轴表面进行除油除锈处理；B.选用DL-HL-T10000型CO₂激光器，工作台为数控机床，利用激光器自动送粉装置把铁基或镍基自熔合金粉末送入熔池，在曲轴表面进行激光熔覆修复和强化；工艺参数为：熔覆功率P＝1000W～10000W；光斑直径D＝2mm～20mm；扫描速度V＝200～2000mm/min；搭接率20～40％。

公开号为CN101204757的中国发明专利申请给出的《一种薄壁圆筒件的激光熔覆工艺》，其工艺参数是：熔池尺寸直径为2～5mm、扫描速度是15～40mm/s，功率：2000～5000W；按螺旋线进行熔覆；其特征在于：每条螺旋线的始点按圆周分区交替进行，区域顺序保持尽量大的夹角。

公开号为CN101100746的中国发明专利申请给出的《渗碳类重载齿类件齿面激光熔覆粉末材料及修复方法》，该粉末材料包括以下质量百分数的物质：0.80-1.10％C，7.50-9.00％Mn，0.90-1.30％Cr，0.20-0.35％Mo，2.00-3.50％B，2.50-3.50％Si，杂质P≤0.06％，杂质S≤0.04％，其余未Fe；粉末粒度为-140目～+260目。激光熔覆单位时间作用能量密度为1.0×10⁸W/m²～10⁹Wm²。