[发明专利]一种燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法

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大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法，诸如高推比航空发动机、重型电力燃机、输送燃机和舰艇燃机的涡轮转子叶片、静止导向叶片与导向器及喷咀件经服役使用过程所引起的裂纹、烧蚀洞与腐蚀坑等大间隙缺陷，采用粉末熔结成型修复之一种工艺方法。

背景技术

目前，燃气轮机广泛应用于航空发动机和地面发电装置上。随着发动机效率的提高，发动机的燃气温度越来越高，同时发动机燃烧产生的高温燃气还具有很强的腐蚀性和氧化性。

高压涡轮叶片处于燃气轮机的涡轮部位，燃烧室排出的温度最高的燃气直接作用于高压涡轮叶片，由于发动机的起停或突然状态改变，高压涡轮叶片会产生很高的热应力，再加上高温燃气的腐蚀和氧化作用，随着高推比、高功率、高性能燃气轮机的发展，高推比航空发动机、重型电力燃机、输送燃机和舰艇燃机的涡轮转子叶片、静止导向叶片与导向器及喷咀件经服役使用过程引起裂纹、烧蚀洞与腐蚀坑等大间隙缺陷。

叶片包括压气机转子叶片、涡轮转子叶片与导向器子叶片/喷咀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/喷咀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，叶片包括喷咀的修复国产化尤为重要。这是因为叶片/喷咀件昂贵，国外进口与修复更是费用高。

另外，由于高压涡轮叶片属Al、Ti含量很高的镍基高温合金，在焊接和焊后热处理过程中具有很高的热裂纹敏感性，通常属不可焊材料，这就给高压涡轮叶片的修复带来了很大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法，解决高铝钛含量的镍基、钴基与铁基合金叶片的裂纹、烧蚀洞与腐蚀坑等大的三维空间缺陷难修复、易变性、强度低、成本高、不能及时可靠修复等问题。

本发明的技术方案是：

一种燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法，对燃气轮机叶片的裂纹、烧蚀洞或腐蚀坑等大间隙空间缺陷进行粉末熔结成型修复，粉末熔结成型过程是指：(1)对叶片上经修整并洁净化处理过的缺陷表面施涂表面活化处理材料；(2)将经硼活化处理过的镍基或钴基合金粉末填充缺陷空间，并塑化成型；(3)经加热熔结致密化，实现缺陷的空间性连结。

所述的燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法，步骤(1)是将缺陷经打磨修整与洁净化处理的表面进行活化处理，硼活化处理材料可为含B或含Si或含B+Si的化合物或合金。活化处理材料可为粉态，也可为棒状或片状；施涂方法为微弧沉积涂层、电阻焊贴片方法或粉末喷涂方法。

所述的燃气轮机叶片大间隙缺陷粉末熔结成型修复方法，步骤(2)是制备填充大间隙缺陷空间的材料和随后将此材料填充到大间隙缺陷空间中，并保持已塑化成的形状。填充材料为硼活化处理的合金粉末，其中硼活化方法为硼化物、硼的氢氧化物、硼酸或硼酸盐与合金粉末通过机械球磨或溶液浸泡；合金粉末为叶片基体合金粉末或其它镍基、钴基或铁基高温合金粉末，硼活化处理过的合金粉末的塑化成型调制是通过向粉末中添加塑化成型剂，塑化成型剂的加入量占合金粉末重量的8-15％。

本发明中，按重量百分比计，塑化成型剂的组成及含量范围如下：

非离子表面活性剂：0.1～1.5％；聚甲基丙烯酸酯(PMMA)28～38％；邻苯二甲酸：20～30％；二丙二醇甲醚：40～50％。

本发明中，非离子表面活性剂可以为二甲基乙酰胺、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵等。