[发明专利]一种水轮机组活动导叶轴颈激光防腐耐磨工艺

说明书

技术领域

本发明涉及激光熔覆技术，特别提供了一种利用激光熔覆技术对水力发电站水轮机组活动导叶轴颈激光复合防腐耐磨层新工艺方法。

背景技术

我国大部分大型水力发电站在上世纪七、八十年代投入使用的水轮机组还占相当大的比例，水轮机组作为电站核心设备之一，活动导叶作为水轮机组的核心关键部件，它的运行好坏直接给机组运行带来严重的后果，由于各大江流河水含沙量都相对较高，给水轮机各个部件造成了严重损坏，特别是活动导叶各轴颈带来腐蚀和冲刷，直接影响机组活动导叶开闭不到位，造成机组停机备用时大量漏水，并且在机组备用时不能退出风闸，否则机组就会自动转起来。活动导叶严重漏水，在备用时既造成浪费大量宝贵水资源，又危及设备安全。检修恢复时，又增加许多不必要的工作负担，这些不利影响因素是阻碍各电站的安全生产的一大难题，江河流域的水电机组都普遍存在此类问题。而这部分投入使用水轮机组，均为八十年代左右的产品，根据电站的装机容量，配有几台到几十台水轮机组，每台水轮机组由活动导叶24-32根数量组成，每根活动导叶重量在6.5吨、7米长不等，限于结构、强度、加工实现及制造成本考虑，不可能整体部件选用抗磨蚀、汽蚀性能好的、价格昂贵的不锈钢制成，而选用ZG20MnSi，20MnSi本体材质不具备耐腐蚀性能，原制造设计采用在轴颈表面镀厚度为0.2-0.3mm硬铬的方式进行防腐抗磨。镀铬层受工艺所限气孔率较高与母体非冶金结合，镀层极易受水中硬质砂粒挤裂划伤脱落，介质易浸入到镀层与母体界面处形成腐蚀，腐蚀又造成镀铬层大面积的脱落，脱落下来的镀铬层又会造成导叶在运动的过程中发生磨损。如此反复最终造成机组活动导叶支撑轴颈出现严重的腐蚀磨损。在国内目前各电站解决水轮机组活动导叶轴颈腐蚀冲刷的问题，每年只能投入大量人力物力对导叶进行处理，按7台机组每年要安排两台机组检修，吊出导叶，返厂修复。但往往检修还未循环一遍时，开始修复的机组又出现上述情况。该方法占用大量的人力物力，检修时间延长，安全性差，成本极高。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进，提供一种水轮机组活动导叶轴颈激光防腐耐磨工艺。

本发明提供解决水轮机组活动导叶轴颈激光防腐耐磨新工艺方法，包括以下工艺步骤：

1)首先对活动导叶修复轴颈段进行尺寸检测和无损探伤检测，并根据检测结果确定修复范围；

2)对损伤部位进行清理和对疲劳层处理，并对不做修复部位进行防护保护工作，防止造成新的损伤；

3)根据导叶形状及偏重量制作配重块；

4)对活动导叶的损伤部位进行粗加工处理，将疲劳层或原电镀层单边车去0.8-1mm，局部锈蚀点采用打磨；

5)粗加工后再次进行无损探伤检测和硬度检测；

6)对清理后待加工部位进行至少二遍丙酮溶剂的洁净清洗处理；

7)进行激光熔覆加工，首先对活动导叶损伤轴颈的局部深坑分区熔覆，然后进行整圈熔覆；

8)首次熔覆完后进行手工打磨清理，并进行着色无损探伤检查，无缺陷后再进行后续熔覆；

9)激光熔覆完成后经机械粗加工、精加工并进行抛光处理加工成型；

10)最后进行尺寸公差、形位公差、粗糙度、表面硬度、金相抽样、表面缺陷和无损探伤检验。

本发明的优点和有益效果：与部件表面未做任何处理相比，激光熔覆后熔覆层与基体均无粗大组织，熔覆层及基界面组织致密，晶粒细小，熔覆组织无裂纹、夹杂等缺陷；熔覆层与基体形成冶金结合，不脱落；对基体稀释率低，熔覆层尺寸大小和位置可以精确控制，熔覆后机械加工余量小；在恢复尺寸的同时还提升该轴颈部位的抗腐蚀性与耐磨损性，比原设计制造方案运行可靠性得到极大提高，使用寿命可提高3倍以上；现场快速对冲刷磨损的活动导叶修复处理，极大缩短检修周期，极大的降低检修时间，提高设备的安全系数，极大的降低检修成本，和报废换新的购置成本，同时从本质上解决了该部件制造工艺的技术瓶颈问题。本发明方法可推广为新件制造、报废件激光再造、火力发电厂的汽轮机组大轴、冶金和化工等行业中大型不可移动机械设备产品的现场快速抢修，为厂家快速恢复生产，同时极大的延长设备的使用寿命。

具体实施方式

实施例：

一、所有活动导叶腐蚀冲刷的轴颈表面修复均在现场或离线实现激光熔覆和机械加工成型处理。

二、项目实施主要设备及所需条件：

1、现场作业主要设备：5KW CO2激光发生器；变频恒温冷水机组；数控控制柜；五轴四联动的数控机床；激光加工专用送粉器；CW61180×8000车床；最大支撑负载30T的工件支撑轮；空气压缩机以及一些其它辅助设备。