[发明专利]一种汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽轮机的加工领域，具体涉及一种汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层及其制备方法。

背景技术

在超超临界汽轮机组中，高压喷嘴室叶栅工作时，易受高温、高压的固体颗粒冲蚀。为加强高压喷嘴室叶栅的表面硬度和耐磨、耐高温能力，国外公司在高压喷嘴室叶栅设计时，通常采用对1000MW、660MW喷嘴叶栅在出气侧处采用先渗碳、后渗铬，然后再使用真空热处理工艺，使得喷嘴叶栅表面形成Cr-C扩散层。其不足之处是单支叶片渗碳、渗铬处理后再装焊成叶栅时，极易在热影响区出现裂纹，影响Cr-C扩散层的使用寿命，甚至会在叶片基体产生裂纹，最终可能造成叶片的断裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层的制备方法，使得高压喷嘴叶栅不易受冲蚀、耐高温。

本发明采取的技术方案是：

一种汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层，所述表面耐磨层是Cr₃C₂-NiCr涂层，将叶栅装焊成喷嘴室后，采用超音速火焰喷涂方法制得。

所述Cr₃C₂-NiCr涂层厚度为0.15～0.20mm。

这种汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层的制备方法，其步骤为：

(1)将叶栅装焊成喷嘴室；

(2)使用清洗液清洁待喷涂的叶栅表面，并晾干；

(3)对待喷涂表面做喷砂预处理，去除表面钝化层；

(4)在空气压力70～100Psi、工件温度小于150℃的环境下，使用送粉器送Cr₃C₂-NiCr合金粉末，对叶栅表面进行超音速火焰喷涂。

所述步骤(4)中的喷涂参数为：空气压力为70～100Psi，燃气1压力为60～90Psi，燃气2压力为50～80Psi，送粉气体为4～9L/h，送粉速度为10～25RPM，喷枪移动速度为300～500mm/s，喷涂距离为20～200mm，喷涂角度为80～90°，温度小于150℃。

所述步骤(2)中的清洗液采用丙酮。

所述步骤(3)中的喷砂采用46#白刚玉。

所述步骤(4)中的Cr₃C₂-NiCr合金粉末组分为：70～80重量％的Cr₃C₂，20～30重量％的NiCr。

本发明产生的有益效果是：

本汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层是Cr₃C₂-NiCr涂层，加强了工件的耐磨、耐高温性能，涂层热应力小，且工件在使用过程中不易产生裂纹，有效地延长了工件的使用寿命。克服了传统渗碳、渗铬处理后再装焊成叶栅的工艺制得的表面涂层易出现裂纹的弊病。本汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层的制备方法，无需进行回火处理，工艺过程简单易操作，提高工作效率，节能减排，大大降低了汽轮机的生产制造成本。

本发明所制得的汽轮机高压喷嘴叶栅的表面耐磨层性能优越，金相组织、硬度、耐磨性能、结合强度和杯突性能均达到标准要求，见表2：

表2涂层性能表