[发明专利]用于燃气涡轮衬套的碳化钨插件和方法

说明书

技术领域

本文公开的实施例大体涉及磨损保护，并且更具体而言，涉及对燃气涡轮系统中的燃烧硬件添加插件。

背景

在燃气涡轮中使用燃烧器来将热的燃烧气体输送到涡轮的第一级。用于该系统中的各个燃烧器典型地包括具有一个或多个燃料喷嘴的燃料喷射系统和燃烧室。典型的燃烧室可包括燃烧衬套、连接到燃烧室和涡轮的第一级上且在它们之间延伸的过渡件，以及流动套管。在燃烧衬套和流动套管之间产生通道，通道允许压缩机排气的至少一部分被引入到燃烧衬套中，以与通过燃料喷嘴而喷射到系统中的燃料混合，以及用于冷却目的。另外，过渡件将热的燃烧气体引导和输送到涡轮的第一级，以进行功率发生和膨胀。

更具体而言，关于图1来描述燃烧器及其相关联的过渡件。用于在燃气涡轮中使用的燃烧器2具有燃烧室4，燃烧室4在燃烧衬套6的内部，燃烧衬套6在形状上可为圆柱形。燃料通过喷嘴(一个或多个)12而进入燃烧室4。燃烧衬套6被基本圆柱形的流动套管8包围。但是，在燃烧衬套6和圆柱形流动套管8之间存在径向间隙，该间隙用作用以将空气引入到燃烧室4中的空气流道，以使空气与通过燃料喷嘴12而输送的燃料混合。过渡件10使燃烧衬套6与涡轮的第一级(未显示)连接。更多关于用于在燃气涡轮中使用的燃烧器的信息可在名称为“Wear Reduction Kit for Gas Turbine Combustors(用于燃气涡轮燃烧器的磨损减少套件)”的美国专利No. 5749218中找到，该专利的整个背景通过引用而包括在本文中。

在运行期间，一些燃烧部件会受到例如硬件振动引起的磨损的影响。这个磨损会产生与停机时间和更换部件有关的维护和花费成本。用于减少燃气涡轮中的燃烧部件的磨损的一种方法是喷涂。例如，已经使用高速氧燃料(HVOF)涂覆来改进已被发现有磨损损伤的部件上的磨损特性。虽然改进了磨损特性，但是这些喷涂无法提供或成本有效地提供厚的涂层，而是典型地用于应用厚度为大约0.5 mm或更小的涂层。另外，以大约90o角来对期望的涂覆表面执行这些喷涂机制。对于涂覆而言合乎需要的一些部件几何结构(例如角和多种曲线)不允许实现所需倾斜(在涂覆喷嘴和部件表面之间)，这或者产生薄的涂层，或者可能完全不产生涂层。

因此，用于减少与燃气涡轮燃烧器相关联的部件的磨损和增加寿命以及降低成本的系统和方法是合乎需要的。

概述

根据示例性实施例，存在一种用于减少燃气涡轮的燃烧系统中的磨损的系统。该系统包括：至少一个基本H形块，基本H形块构造成将燃气涡轮燃烧器的过渡件固定到支承件上；在第一金属基质中包括第一碳化钨的第一插件，其中，第一金属基质选自包括钴和镍的组；以及在至少一个基本H形块和第一插件之间的第一钎焊材料。第一钎焊材料用于在至少一个基本H形块的内部磨损表面上的至少一个位置上将第一插件钎焊到至少一个基本H形块上，至少一个基本H形块的内表面包括第一表面，第一表面基本垂直于第二表面，第二表面基本垂直于第三表面，第三表面基本平行于第一表面，并且与第一表面具有基本相同的表面积。

根据另一个示例性实施例，存在一种用于减少燃气涡轮的燃烧系统中的磨损的方法。该方法包括：提供在金属基质中包括碳化钨的插件，其中，金属基质选自包括钴和镍的组；用插件覆盖至少一个基本H形块的至少一个已知的磨损区域；以及将插件钎焊到基本H形块上。至少一个基本H形块的至少一个已知的磨损区域位于至少一个基本H形块的内表面上，该内表面包括第一表面，第一表面基本垂直于第二表面，第二表面基本垂直于第三表面，第三表面基本平行于第一表面，并且与第一表面具有基本相同的表面积。

根据另一个示例性实施例，存在一种耐磨的固体材料。该固体材料包括：衬底；包括或者具有碳化钨的钴基质或者具有碳化钨的镍基质的插件，碳化钨构成插件的10重量%到20重量%之间；以及在衬底和插件之间的钎焊材料，钎焊构造成将插件附连到衬底上。

根据又一个示例性实施例，存在一种用于减少燃气涡轮的燃烧系统中的磨损的系统。该系统包括至少一个基本H形块，基本H形块构造成将燃气涡轮燃烧器的过渡件固定到支承件上；以及构造成覆盖H形块的内表面上的磨损区域的插件。插件在金属基质中包括碳化钨和钎焊材料，金属基质选自包括钴和镍的组。至少一个基本H形块的内表面包括第一表面，第一表面基本垂直于第二表面，第二表面基本垂直于第三表面，第三表面基本平行于第一表面，并且与第一表面具有基本相同的表面积。

附图简述

附图示出了示例性实施例，其中：

图1  描绘了传统的燃烧器和过渡件；