[发明专利]连结构件的方法、用于使构件抗腐蚀的方法及涡轮叶片

说明书

技术领域

本发明大体上涉及发电系统，并且更具体地，涉及连结至少两个构件的方法、使构件抗腐蚀的方法以及涡轮叶片。

背景技术

发电系统中的构件(诸如，在涡轮设备中使用的涡轮转子叶片和涡轮定子叶片)暴露于腐蚀环境，在该腐蚀环境中，这些构件易受由蒸汽中的水滴和来自氧化物水垢(oxide scale)的细粉尘引起的腐蚀。特别地，水滴可引起后级涡轮叶片的显著腐蚀，在后级涡轮叶片处，这种水滴与用于涡轮驱动的蒸汽混合。因为涡轮叶片的腐蚀导致叶片变薄和由腐蚀引起的叶片的疲劳破坏，所以涡轮叶片的腐蚀为成问题的。

已经实施了各种腐蚀防护措施来试图提高涡轮构件抵抗腐蚀的持久性。这些防护措施中的一个涉及如下方法，该方法使用利用高能量密度热源(诸如，激光束)的低热输入堆焊来在涡轮构件上堆积多个单层。

堆焊花费大量时间来实现期望的腐蚀防护层。使用堆积方法的另一个问题为，腐蚀层还必须在形成为期望的叶片几何形状之后被加工，从而增加处理步骤和制造时间。使用激光束的堆焊方法的又一个问题为，STELLITE?(传统防腐蚀材料)具有大约1.0wt%的相当大的量的碳。因此，复合碳稀释层甚至在较低的热输入的情况下通过在焊接期间混合STELLITE?层和下方涡轮构件的基质而形成。该碳稀释层在焊接操作中是不合乎需要的，这是因为其可导致堆焊部分处的高温破裂。除了碳稀释层的形成造成的问题之外，由堆焊期间的收缩引起的残余应力(拉伸残余应力)随着STELLITE?堆积量变得更大而增大。难以在堆焊之后通过热处理显著地补救的这些残余应力在涡轮操作的环境中可引起损坏，该损坏呈堆积部分的端部的剥落或焊接金属部分处的破裂的形式。

当STELLITE?由激光堆焊时，相比于普通锻造部件的硬度，STELLITE?焊接金属部分的硬度变得极大。例如，当使用STELLITE? No. 6时，锻造部件的洛氏C标尺硬度为大约35至40，而使用激光焊接形成的堆焊部分的硬度显示50或更大的较高值。就是说，使用激光形成的堆焊部分极硬，并且因此易受焊接部分中的破裂。堆焊部分的硬度的升高伴随着强度的升高，但是还伴随着延性和韧性的下降。就是说，堆焊部分的硬度促进了焊接金属部分中的破裂和呈堆积部分的端部的剥落的形式的损坏的出现。

因此，在本领域中合乎需要的是，不遭受以上缺点的连结至少两个构件的方法、防止基础构件腐蚀的方法以及用于发电系统的抗腐蚀涡轮叶片。

发明内容

根据本公开的示例性实施例，提供了一种连结至少两个构件的方法。该方法包括提供激光熔覆设备和使第一构件和第二构件对齐并连结。第一构件具有与第二构件的第二连结表面相邻的第一连结表面。在连结步骤中，第一连结表面和第二连结表面通过激光熔覆设备沿连结平面连结。来自激光熔覆设备的连结材料在第一连结表面与第二连结表面之间提供至少一个连结层。第一连结表面和第二连结表面包括斜角。

在一个方面，激光熔覆设备的激光器为CO₂激光器、YAG激光器、LED激光器、使用保护气体的固态激光器。

在另一个方面，第一构件为经受腐蚀环境的构件。第一构件从燃气轮机叶片合金选定。

在又一个方面，第二构件选自包括自钴、铬、钨、碳、镍、铁、硅、钼、锰、它们的合金和它们的组合的材料。

根据本公开的另一个示例性实施例，提供了一种用于使构件抗腐蚀的方法。该方法包括提供第一构件和防腐蚀构件，防腐蚀构件包括单一结构。该方法包括使第一构件与防腐蚀构件沿连结平面对齐。该方法包括使用高密度能量辐照来使第一构件与防腐蚀构件连结。连结步骤包括由高密度能量辐照激励的连结材料，其中，连结材料使防腐蚀构件熔合至第一构件。第一构件和防腐蚀构件包括斜角。

在一个方面，斜角与连结平面成大约45°至大约-45°。

在另一个方面，防腐蚀构件从包括钴、铬、钨、碳、镍、铁、硅、钼、锰、它们的合金和它们的组合的材料选定。

在又一个方面，高密度辐照通过激光熔覆设备执行。

根据本公开的另一个示例性实施例，提供了一种涡轮叶片。涡轮叶片包括具有前缘的翼型件和利用连结材料连结于翼型件的前缘的防腐蚀涂层。翼型件和防腐蚀涂层通过由连结材料和激光熔覆过程形成的至少一个连结层连结。

本发明的其它特征和优点从结合附图进行的优选实施例的下列更详细描述将为显而易见的，该附图经由实例示出本发明的原理。

附图说明

图1为蒸汽涡轮级的实施例的局部透视图。

图2为本公开的图1的蒸汽涡轮的翼型件的实施例的局部截面图。