[发明专利]用于重型燃气轮机发散冷却过渡段的热障涂层喷涂方法

说明书

本发明涉及一种用于重型燃气轮机发散冷却过渡段的热障涂层喷涂方法，所述方法包括，对发散冷却过渡段的待喷涂面进行粘结层喷涂，并控制单次喷涂厚度≤40μm，同时以与所述待喷涂面呈70‑90°夹角进行吹扫，获得含有粘结层的过渡段；在所述含有粘结层的过渡段的冷却通孔内填充弹性件，并进行陶瓷面层喷涂，完成热障涂层喷涂。本发明通过粘结层喷涂和陶瓷层喷涂过程同时控制，从而避免了冷却通孔堵塞，发散冷却过渡段工作时温度减低量为180‑220℃，可以顺利进行冷却。

技术领域

本发明属于热障涂层制备技术领域，尤其涉及一种用于重型燃气轮机发散冷却过渡段的热障涂层喷涂方法。

背景技术

热障涂层(Thermal Barrier Coatings)，简称TBC，属于表面工程领域，热障涂层由低热导率的陶瓷氧化物面层(YSZ)和金属粘结底层(CoNiCrAlY)组成，低导热率的陶瓷层主要起隔热的作用，金属粘结层起着改善基体抗氧化腐蚀的作用并提高陶瓷层与高温合金基体的结合力。

重型燃气轮机具有燃烧室、过渡段和透平，其中燃烧室和透平是燃气轮机组织燃烧和输出功率的关键部件，对整个燃气轮机的性能实现至关重要。过渡段设置在燃烧室的火焰筒与透平之间，起着组织流场的重要作用。火焰筒内燃料与一次空气混合燃烧，燃气温度高达2073～2273K，通过二次空气掺冷混合后经由过渡段组织进入透平工作，使燃气温度降低到透平进气温度设计值。随着新型透平叶片冷却技术的研究应用，透平进气温度大幅提高，300MW级F级燃机透平进气温度达到1700K，这一温度已远高于过渡段高温合金的承温极限，对过渡段的设计和制造提出了极高的要求。

冷却结合热障涂层(TBC)是提高燃气轮机过渡段的高温合金部件承温能力的必要手段，但是目前对于重型燃气轮机过渡段热障涂层，特别是具有发散冷却结构的过渡段热障涂层制备鲜有报导。如图1所示，发散冷却过渡段的表面布置有近3000个小孔径倾斜冷却通孔，并在内壁喷涂0.8-0.9mm厚的热障涂层(如图2)。然而，在热障涂层制备过程中，涂层不可避免地沉积在冷却孔边缘及内表面，导致孔径缩小，且孔形改变，从而改变冷却气流方向，进而影响发散冷却效果。特别是300MW级F级重型燃气轮机燃烧室发散冷却过渡段使用的大厚度涂层，极易发生堵孔现象，这给发散冷却过渡段的制造带来了极大困难。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种用于重型燃气轮机发散冷却过渡段的热障涂层制备方法，使孔径通畅，冷却效果良好。

本发明提供了一种用于重型燃气轮机发散冷却过渡段的热障涂层喷涂方法，所述方法包括，

对发散冷却过渡段的待喷涂面进行粘结层喷涂，并控制单次喷涂厚度≤40μm，同时以与所述待喷涂面呈70-90°夹角进行吹扫，获得含有粘结层的过渡段；

再所述含有粘结层的过渡段的冷却通孔内填充弹性件，并进行陶瓷层喷涂，完成热障涂层喷涂。

进一步地，所述吹扫气体到达所述待喷涂面的速率为10-30m/s，所述吹扫气体到达所述待喷涂面的压强为40-60N/cm²。

进一步地，所述粘结层喷涂过程中，喷涂次数为6-10次，单次喷涂厚度为20-40μm，相邻两次喷涂时间间隔为0.5-1.5min，过渡段基体温度为60-90℃。

进一步地，所述粘结层的厚度为200-350μm，所述粘结层喷涂所用材料的粒径为22-45μm，所述粘结层喷涂所用材料由如下质量分数的化学组分组成：Ni:31-33％，Cr：20-22％，Al：7-9％，Y：0.35-0.65％，其余为Co及不可避免的杂质。

进一步地，所述粘结层喷涂所用材料由如下质量分数的化学组分组成：Ni：32％，Cr：21％，Al：8％，Y：0.5％，其余为Co和不可避免的杂质。

进一步地，所述陶瓷层喷涂过程中，喷涂温度为80-100℃，所述粘结层喷涂与所述陶瓷层的喷涂时间间隔＜40min。