[发明专利]一种燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机维修领域，具体为一种燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，尤其是重型燃气轮机的压气机叶片、涡轮转子叶片与导向器叶片/喷嘴件经服役使用过程所引起的几何构形与表面涂层的局部损伤区，采用微弧沉积涂层修复之一种工艺方法。

背景技术

燃气轮机是可将燃油、燃气、沼气、煤焦化气等转化为机械驱动力的透平涡轮发动机，具备热-机转化效率较高、较清洁的能量转化装置，广泛地应用在航空、航天、飞行器、舰艇、机车、冶金、石油、化工等工业生产驱动装置上，尤其是在地面电力装置上燃气轮机-发电机发电系统以及燃气轮机-汽轮机-发电机联合循环发电系统则更是广泛采用。随着节能与环保的不断提高的需求，如重油和高炉煤气、煤焦炉转化气、裂解炉烟气、炼铁炉尾气、垃圾焚烧烟气等等杂质含量高的、组分复杂的油与气，目前也是通过燃气轮机转化为机械能以及电能而得以利用。为了有效地减少排放，提高能效，大功率的重型燃气轮机目前在我国发展与应用日益广泛。

叶片包括压气机转子叶片、涡轮转子叶片与导向器子叶片/喷嘴是燃气轮机重要的关键部件。压气机转子叶片与外机匣联合将环境中气体压入并达到一定的高压进入燃烧室，而涡轮导向器叶片将由燃烧室出来的高压气体整流导入给涡轮转子叶片，转子叶片带动转子运动作功。在此过程中，转子叶片与外机匣相对密封式运动。由于转子振动、叶片热膨胀、离心力作用伸长、启动与停机热循环等过程会导致叶片叶尖的磨损与疲劳损伤，特别是涡轮转子叶片还会受到高温作用所引起的蠕变、冷热循环疲劳，高温氧化和含有S、Cl、C、Ca、P等杂质的燃气沉积物的熔盐热腐蚀；此外在过载/过热情况下，导向器叶片/喷嘴还会受到高温燃气的热冲击及烧蚀。随着燃气轮机输出功率的增大，叶片的这种磨损、腐蚀及烧蚀损伤失效愈严重。目前，我国在运行的重载燃气轮机多是进口的，且均相继进入大修期以至多次大修状态，叶片包括喷嘴的修复国产化尤为重要。这是因为叶片/喷嘴件昂贵，国外进口与修复更是费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，解决现有技术中存在的修复工艺复杂、易变形、成本高，不能及时可靠修复等问题。

本发明的技术方案是：

一种燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，对燃气轮机叶片进行微弧沉积涂层修复，微弧沉积涂层过程是指：以电极棒为正极、工件为负极，在电极棒与工件表面之间高频率直流脉冲微弧放电，并发生电极棒材料自耗转移到工件表面接触区域的冶金过程，材料转移沉积过程的环境为惰性气体或真空或绝缘油；脉冲微弧放电频率为70Hz～5000Hz，脉宽10^-3～10^-5S，微弧源输出功率为50W～5000W；电极棒为圆柱形或块状，电极棒运动方式为旋转或振动，电极棒操作为手持式机械。

本发明中，微弧沉积涂层过程可以为两次，第一次为采用微弧沉积涂层的方式进行补焊，第二次为采用微弧沉积涂层的方式制备表面防护层。

所述的燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，燃气轮机压气机叶片为钢质叶片或高温合金叶片或钛合金叶片，燃气轮机压气机叶片与外机匣磨擦叶尖部被减短后，采用微弧沉积涂层接长修复工艺方法，接长修复材料同叶片的本体材质或镍基合金或钴基合金，接长修复的高度为0.05mm～2.0mm，接长修复所形成叶尖硬度为HV250～HV550。

所述的燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，燃气轮机涡轮转子叶片的叶尖磨损，采用短微弧沉积涂层接长修复工艺方法，接长修复材料为MM′CrAlY合金，M为Ni或Co；或者，接长修复材料为镍基合金或钴基合金；接长修复高度为0.05mm～5.0mm，显微硬度为HV450～HV600。

所述的燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，燃气轮机压气机叶片的防蚀防气流冲刷涂层的局部剥落、点蚀或击坑，采用微弧沉积涂层修复的工艺方法，填补修复材料为不锈钢或镍基合金或钴基合金，显微硬度为HV350～HV450。

所述的燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，燃气轮机涡轮导向器叶片喷嘴的表面腐蚀坑、热裂纹或防护涂层剥落区，采用微弧沉积涂层修复工艺方法，修复材料为镍基合金、钴基合金或MM′CrAlY合金，M与M′为Ni或Co，显微硬度为HV350～HV500。

所述的燃气轮机叶片微弧沉积涂层修复工艺方法，对叶片叶尖接长修复，叶片表面裂纹、腐蚀坑的修复或叶片表面防护涂层剥落区补涂修复，其修复过程的工艺特征为：