[发明专利]一种船用汽轮机转子损伤修复方法

说明书

技术领域

本发明属于表面修复工程技术领域，具体涉及一种船用汽轮机转子表面损伤修复方法，全方位延长其使用寿命。

背景技术

近年来，在维修保障新装备的过程中发现，船用汽轮机转子汽封轴颈表面发生腐蚀磨损、叶轮盘面出现冲蚀损伤的情形普遍存在，已成为维修保障的难点问题。例如船用汽轮辅机转子，如凝水增压泵汽轮机转子、给水泵汽轮机转子和鼓风机汽轮机转子，其汽封轴颈运动表面，因在服役过程中受到磨损、腐蚀、振动等因素影响，极易发生损伤，已成为维修保障工作中的热点难点问题。汽轮机转子是汽轮辅机的关键部件，其价值昂贵，使用工况苛刻（转速高，受饱和蒸汽侵蚀），修复过程中对所制备的功能涂层有着特殊的要求，一方面，涂层结合强度要高、耐磨性要好，另一方面，涂层要具备优良的耐腐蚀、抗饱和蒸汽冲损性能；同时，还必须有效防止在修复过程中基体变形。

基于这一情况，为提高汽封轴颈表面的耐磨耐蚀性能，生产厂家在新品制造时，对汽封轴颈表面采取了电镀硬铬的强化处理措施。但经运行实践检验，电镀硬铬层难以满足该工况要求。现有技术中也有许多采用激光熔覆技术对汽轮机转子汽封轴颈修复的研究成果，例如申请号为200410021471.7的发明专利申请“一种激光修复的发电机、汽轮机转子轴及其修复方法”、申请号为201210351284.X的发明专利申请“十字轴的激光熔覆修复工艺”、申请号为201310310313958.1的发明专利申请“高速旋转机械轴的激光熔覆修复合金粉末及修复方法”等，上述修复方案所采用的激光熔覆技术，均未提出如何解决汽轮机转子汽封轴颈出现腐蚀深坑的问题，同时所采用的熔覆设备制备的涂层温度变化小，易产生温度积聚，则为避免应力作用产生裂纹，熔覆层的厚度会有所限制，熔覆质量不稳定，效率也较低。

同样，船用滑油泵、燃油泵汽轮机转子在运行过程中，叶轮上、下盘面及平衡孔因受到高压饱和蒸汽的冲蚀作用，出现了成片发散、层叠的冲蚀凹坑，导致转子平衡破坏，机组振动加剧、稳定性下降，也成为维修保障“瓶颈”。目前对于汽轮机转子叶轮盘面局部损伤可以采用焊补的方法进行修复，但焊补过程中局部会产生应力，严重时会产生变形，尤其是对于叶轮盘面产生大面积损伤的转子，只能换新处理，尚未发现采用激光熔覆技术对叶轮盘面修复的报道。

发明内容

本发明提供一种船用汽轮机转子损伤修复方法，由该方法制备的涂层与基体能实现冶金结合，恢复原有尺寸的同时，提高其耐磨抗腐蚀性能，适用于汽轮机转子上深度较大的汽封轴颈腐蚀凹坑和叶轮盘面蒸汽冲蚀凹坑缺陷的修复，从而延长船用汽轮机转子的使用寿命。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现，一种船用汽轮机转子损伤修复方法，包括下述步骤：

（1）采用电阻热能微弧堆焊技术对船用汽轮机转子工件的汽封轴颈表面及叶轮盘面损伤缺陷（深度≥0.3mm）进行修复，具体修复工艺如下：

（11）表面预处理：对工件损伤缺陷部位进行修整使其表面光顺，并去除油污。

（12）表面焊补：采用精密补焊机进行修复，精密补焊机工作模式选择为精密氩焊的脉冲点焊状态，调整焊补电流和脉冲时间，并根据焊补电流调整氩气流量，保证气体通畅，之后开始对工件损伤缺陷进行焊补，焊补过程预留加工余量；

（13）后加工：对焊补后的工件损伤缺陷表面进行修整，使其表面与工件基体尺寸一致；

（14）检验：进行探伤检验，以检验焊补后的工件损伤缺陷部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷，若不存在，进行步骤（2），若存在，去除裂纹、砂眼类缺陷后，返回步骤（12）至（14）。

（2）采用激光熔覆技术分别在船用汽轮机转子工件汽封轴颈表面和叶轮盘面制备耐磨抗腐蚀防护涂层，激光熔覆设备选择为固体激光器，具体制备工艺如下：

（21）熔覆层制备：选择熔覆材料，固体激光器开机并预燃成功后调整固体激光器的透镜与工件之间的距离为160~180mm、激光束与工件法线的夹角为15°~30°，同时调整保护气体方向和流量，之后固体激光器开始进行熔覆层制备；熔覆过程中保证激光束光斑叠加量为30%~50%，所形成的各熔池中心均应有凹陷小孔，熔覆过程预留加工余量；

（22）后加工：对熔覆后的工件表面进行加工至要求尺寸和精度；

（23）检验：进行探伤检验，以检验熔覆部位是否存在裂纹、砂眼类明显缺陷，若不存在，激光熔覆过程完成，在工件汽封轴颈表面和叶轮盘面形成耐磨抗腐蚀防护涂层；若存在，去除裂纹、砂眼类缺陷后，返回步骤（21）至（23）。

在本发明的技术方案中，还包括如下附加技术特征：