[发明专利]一种汽门阀座密封面的修复方法

说明书

技术领域

本发明属于金属零件修复领域，特别涉及一种应用于蒸汽轮机的汽门阀座密封面的修复方法和系统。

背景技术

蒸汽轮机广泛用于火力发电和核能发电领域。工作介质通常为高温高压蒸汽。由于服役条件严苛，蒸汽轮机的汽门阀座的损耗严重，一般需要定期修复。

汽门阀座承受的冲击磨损及失效主要有如下几个方面：

1、高温高压蒸汽高速的冲刷和振动；

2、开关阀门时阀门对阀座的高速机械冲击；

3、高速蒸汽中夹带的杂质颗粒的冲蚀；

4、高温高压停开机形成冷热冲击导致堆焊层和基体结合面开裂脱落。

5、阀门关闭状态无法完全密封导致局部高压气体冲蚀。

在实际操作中，电厂蒸汽轮机的汽门阀座密封面修复，目前采用传统气体保护电弧焊等方法。步骤如下：

1、使用渗透显像探伤等方式，检查阀座是否有裂纹等缺陷；

2、机加工将缺陷部分去除，一般需要将整个原合金涂层以及阀座基体的热影响区都除掉。

3、使用电弧焊等方式在阀座基体位置堆焊若干层，之后机加工到密封面尺寸。

但是，目前采用传统气体保护电弧焊等方法进行修复至少存在以下的缺点：

传统气体保护电弧焊的修复过程会造成如下问题：

1、热输入较大，对阀座基材造成热冲击，形成很厚硬度很高的硬化层。服役过程中基材的硬化层位置易产生裂纹等问题。

2、稀释率较大，从基材中渗透Fe/C等元素到涂层中，形成脆性相。长时间服役后，缺陷源一般产生于涂层第一层位置，即脆性相断裂形成的裂纹。

3、熔池流淌，使得焊道形状不可控，难以避免因此产生的虚焊、气孔等问题。

4、由于阀座处于腔体深处，常规行动机构难以接近，并且难以控制修复路径。

激光熔覆是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。相对于传统的气体保护电弧焊，激光熔覆的优点如下：

1、采用激光作为热源，可以精确控制热的输入。

2、由于热输入可精确控制，激光熔覆工艺的稀释率可以控制在较低的水平，并且多层熔覆后稀释率可以忽略。

3、相比传统工艺，采用激光作为热源熔池的流淌情况可控，从而可以避免虚焊、气孔等问题。

4、传统堆焊工艺堆焊层硬度不均匀，采用激光熔覆堆焊层硬度均匀，提高阀门的阀芯与阀座密封性能进一步增加使用寿命。

但是，发明人在实现发明的过程中发现，目前激光熔覆并没有被广泛的使用在电厂蒸汽轮机的汽门阀座的修复之中，局限主要有：

1、熔覆区域的方位多变

汽门阀座往往是竖直放置的，需要环形的阀座密封面上进行激光熔覆，整个工艺过程重力方位的变化很大，难以保证参数的稳定性。

2、熔覆过程难以监控

由于阀座处于腔体深处，常规行动机构难以接近，并且难以控制修复路径。

因此，有必要探索新的方式来对蒸汽轮机汽门阀座的密封面进行修复。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，研制出一种汽门阀座密封面的修复方法和系统，通过对目前激光熔覆工艺的改进，激光熔覆工艺能够应用于蒸汽轮机的汽门阀座密封面的修复，不仅相对于传统堆焊工艺修复汽门阀座，明显提高了汽门阀座密封面的修复质量，而且通过对目前激光熔覆的改进，增加了激光熔覆工艺的适用性。

本发明实施例提供一种汽门阀座密封面的修复方法，该方法包括：去除汽门阀座密封面的失效涂层，形成修复区域，所述修复区域位于所述汽门阀座的曲面内腔；根据位于所述汽门阀座的曲面内腔的修复区域，确定熔覆路径；采用激光熔覆沿着所述熔覆路径将涂层材料熔覆在所述汽门阀座的曲面内腔的修复区域，在所述修复区域形成修复涂层；其中，在沿着所述熔覆路径将涂层材料熔覆在所述汽门阀座的曲面内腔的修复区域的过程中，激光光路与修复区域表面的激光倾斜角度为0～90°，焊道搭接量为50～90％，而且至少有部分熔覆路径需要激光光路由下至上对修复区域进行激光熔覆；在沿着所述熔覆路径将涂层材料熔覆在所述汽门阀座的曲面内腔的修复区域的过程中，实际激光功率密度遵循如下公式：P＝P₀/cosψ＝P₀/cos(α+β)；其中，P为实际激光功率密度；P₀激光光路垂直情况下功率密度；α激光光路与水平面角度；β阀座待熔覆面角度；ψ激光光路与待熔覆面角度。