[发明专利]一种透平叶片叶尖感应加热修复装置及其修复方法

说明书

本发明公开了一种透平叶片叶尖感应加热修复装置及其修复方法，包括操作箱，所述操作箱上方固定有红外测温仪，内部底部放置有透平叶片固定工装，一侧内壁上部固定有感应加热线圈，两侧内壁上部固定有氩气保护装置，所述感应加热线圈与操作箱外部的电控装置相接，所述温控仪与所述电控装置集成，所述氩气保护装置与感应加热线圈平齐。本发明提供的装置结构简单、体积小、重量轻，可对透平叶片叶尖缺陷部位进行整体、均匀加热，且修复全过程处于氩气的保护氛围；基于所述的透平叶片叶尖感应加热修复装置，可有效解决叶尖激光熔覆或者激光焊接修复等修复工艺存在的局部残余应力集中性问题，并控制焊接热影响区晶粒长大及组织转变。

技术领域

本发明属于感应加热领域，特别是涉及一种透平叶片叶尖感应加热修复装置及其修复方法。

背景技术

透平叶片是重型燃气轮机的关键部件，叶片的端部结构为气冷型腔结构，透平叶片处于燃气轮机的热端部位，燃烧室排出的高温燃气直接作用于透平叶片叶尖附近，叶片叶尖承受着高温燃气的腐蚀和氧化作用；并且由于燃机调峰运行频繁启停以及突然的负荷变化，叶片叶尖也会产生很高的热应力。因此，透平叶片叶尖部位故障主要是磨损、腐蚀、裂纹、材料缺失等缺陷，且随着服役时间的延长，磨损越突出，工作温度越高裂纹越突出，很多透平叶片因此提前报废。由于燃气轮机透平叶片制造费用昂贵，对尚未达到设计寿命的叶片均需进行可修复性评估以及评估后的修复再用。

针对燃机透平叶片叶尖磨损的修复，一般采用激光熔覆接长技术，对于透平叶片叶尖裂纹的修复公开的文献和专利报道多采用激光焊接技术。但是，由于燃机透平叶片属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，且激光修复是一个快速而不均匀的热循环过程，焊接过程中高度集中的瞬时热输入与焊后的快速冷却，焊缝及热影响区与远离焊缝区间存在大的温度梯度，导致在焊后产生局部高水平的残余应力，高水平残余应力的存在对于透平叶片修复后使用性能具有重要影响，因此必须采取有效的技术措施将残余应力减至最低。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种透平叶片叶尖感应加热修复装置及其修复方法，通过在透平叶片叶尖焊接修复过程中实施感应加热，可有效降低焊接和焊后热处理过程中的高水平残余应力，并控制焊接热影响区晶粒长大及组织转变。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种透平叶片叶尖感应加热修复装置，包括操作箱、透平叶片固定工装、感应加热线圈、红外测温与温控仪、氩气保护装置以及电控装置；其中，

操作箱上方设有天窗，侧壁上设置有箱门；透平叶片固定工装放置在操作箱内底部；感应加热线圈固定在操作箱一侧内壁上部，与操作箱外部的电控装置相接，电控装置用于调节感应加热线圈的电流；红外测温仪固定在操作箱上方，测量透平叶片的叶尖加热温度，通过反馈回路反馈给温控仪，温控仪与电控装置集成，温度能够在电控装置显示；氩气保护装置固定在操作箱两侧内壁上部，与感应加热线圈平齐。

本发明进一步的改进在于，操作箱采用不锈钢金属材料制成。

本发明进一步的改进在于，透平叶片固定工装为柔性零件夹持设计，透平叶片的高度和倾斜角度通过升降组件调节。

本发明进一步的改进在于，透平叶片固定工装底部设有氩气充气软管，氩气充气软管气体出口通过质量流量计与氩气瓶连接，氩气通过叶片叶根腔通入，由叶片表面气膜孔流出，为叶片表面提供保护。

本发明进一步的改进在于，感应加热线圈采用紫铜材料，直径为5-10mm，匝数为2-3圈，形状近似月牙形，与透平叶片的叶尖几何形状近似，与叶片表面间隙为15-30mm。

本发明进一步的改进在于，氩气保护装置为200mm*30mm*100mm的盒体，采用耐高温不锈钢材料，面向透平叶片的侧壁为过滤网结构，网格尺寸为5mm*5mm，面向箱体的侧壁与氩气金属管道连接。