[发明专利]一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法

说明书

本发明公开的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，首先度对工件的裂隙进行打磨形成，其次对裂隙进行抛光清洗，然后采用单面单道摆动激光填丝焊双面成形工艺，并通过控制激光光斑的路径，对裂隙进行焊接，该焊接方法能够放大激光光斑、减小气孔缺陷，同时利用激光填丝焊的高填充性，有效解决传统单一激光焊在焊接修复燃气轮机高温部件裂纹损伤时存在裂纹间隙适应性差、气孔率高等突出问题，最终可获得上宽下窄、正面和背面微凸、填充饱满、无气孔缺陷的焊缝。本发明操作简单、可靠、适用性和通用性强，能够满足燃气轮机高温部件裂纹尤其是大间隙裂纹损伤的焊接修补需要。

技术领域

本发明属于焊接领域，涉及一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法。

背景技术

燃气轮机的薄壁高温部件作为燃气轮机的核心部件，在长时间高温以及高应力和频繁启停条件下服役，核心部件不可避免地会产生不同程度的裂纹损伤，严重影响其工作的安全性。

激光焊具有最高能量密度、低热输入量、窄热影响区、小变形、精确成型、工艺稳定、高自动化、柔性好、比钎焊适用性强等特点，其所得中厚板焊缝接头强度高韧性好，在燃气轮机高温部件热疲劳开裂损伤修复领域表现出明显的优势。目前，激光焊已成为燃气轮机热通道部件的主要熔焊修复方法。然而，激光焊对装配间隙要求较传统熔焊工艺更为苛刻，一般要求间隙控制在板厚的10～15％以内，最大间隙不能超过0.3mm，且单一激光束易致焊缝产生气孔缺陷，提供工件报废率，因此限制其在高温部件大间隙裂纹焊接修复领域的应用。根据高温部件基体厚度大范围宽、裂纹间隙大等特点，探索结构简单、适应性更佳、光斑直径更大的激光焊接头，提高焊接效率、降低修复成本，是燃气轮机核心部件焊接的发展方向。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，解决单一激光束焊接头的裂纹间隙适应性差、气孔率高的难题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

1.一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对工件的裂隙进行打磨处理，使裂隙的截面形成上大下小的开放型结构；

步骤2、对步骤1打磨后的裂隙进行抛光清污处理；

步骤3、设置激光焊接参数，以及激光光斑的摆动弧度和摆动频率；

步骤4、在工件的背面通保护气，采用单面单道填丝焊双面成形工艺对坡口进行焊接，焊接过程中激光光斑按照预定的轨迹运动，并且激光产生的高能束对填充的焊材进行熔融。

2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，步骤1中通过打磨处理使裂隙形成扩大，形成喇叭口或垂直的坡口结构。

3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，所述坡口的最大宽度为2mm。

4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，步骤2中首先采用砂纸对裂隙的侧壁和表面区域进行打磨，然后在丙酮和稀盐酸中对工件进行超声清洗，去除工件裂隙上的脏物、油污和灰尘。

5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，步骤3中所述激光焊接包括，激光功率为2000～5000A，焊速为10～20mm/s。

6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，步骤3中所述摆动弧度为0～2mm和摆动频率为10～300HZ。

7.根据权利要求6所述的一种燃气轮机高温部件裂纹损伤激光焊接修补方法，其特征在于，所述摆动弧度大于裂隙的宽度。