[发明专利]通过混合热等静压(HIP)过程来修复涡轮机的热部件上的缺陷的方法

说明书

本发明涉及通过混合热等静压(HIP)过程来修复涡轮机的热部件上的缺陷的方法。具体而言，在热等静压(HIP)方法中，将在其结构中受诸如气孔、裂纹及空穴的瑕疵影响的待处理构件，与呈粉末或颗粒的形式的非金属材料一起放到容器中，粉末或颗粒的大小大于构件的气孔和裂纹和瑕疵。在HIP过程期间，非金属材料压在嵌入的构件的整个表面上，以便产生能够减少嵌入和未嵌入构件本身中的缺陷的温度和力的组合。构件在该过程期间未被污染，从而允许通过机械清洁或化学洗涤的简单操作，容易地移除非金属材料。

技术领域

本公开的主题涉及基于称为热等静压(HIP)的技术而用于涡轮机上的热部件的新修复方法。热等静压是典型地用来减少金属的气孔和内部缺陷的制造过程，以便改进材料的机械性能和生产过程的产量。

背景技术

HIP过程通过使用加压气体，使放在高压器皿中的待处理构件经受以等压的方式对构件施加的升高的温度和升高的压力两者。最广泛使用的是惰性气体，使得待处理的材料在过程期间不可化学反应。

HIP过程典型地用于修理或减少收缩空穴和其他内部铸造缺陷。同时应用热和高压工作成通过塑性变形、蠕变和扩散粘结的组合来消除或减少材料瑕点(诸如内部空隙和微气孔)，从而改进被处理部件的机械阻力，以及尤其是改进其疲劳。

此外，HIP可用来使粉末固结，以及用于扩散粘结——固态结合两个或更多个部件——(例如，不可被熔融过程焊接的材料的金属覆层或粘结——不类似的金属粘结在一起)。

HIP被广泛用来修理通过熔模铸造过程和粉末冶金过程而获得的金属构件上的结构缺陷。所述构件遭受多个可能的内部缺陷，诸如(但不限于)：气孔、收缩空穴、裂纹、热撕裂、内部缺乏熔融或粘结、和冶金缺陷。在熔模铸造或粉末冶金过程完成之后，仔细检查所得的金属构件，以识别可能的缺陷。通常用HIP过程修理内部缺陷。修理所提到的缺陷的备选过程是焊接和钎焊。该备选过程被广泛用来修复或恢复静态部件，而其应用对于旋转部件(尤其是关键部件)是受到限制的。这些方法典型地表现出重要的缺点：需要通过可能是昂贵、难以执行和耗时的加工和机械处理来清理构件。HIP引起的高压和高温仅仅能够修理嵌入的不连续性(裂纹、气孔、空穴等)。

发明内容

考虑到现有技术的缺点，本公开的主题的第一实施例涉及一种用于通过混合热等静压过程来修复涡轮机的部件的缺陷或恢复该部件的新方法。

方法包括以下步骤：给待处理的构件应用第一清洁，且然后将所述构件与非金属材料一起放在气密金属容器(例如罐)中，且对所述容器应用等静压力和高温。所述等静压力和高温通过所述非金属材料介质传送到嵌入的构件的整个表面，以便产生压被处理的构件的材料的力和温度的组合，从而减少嵌入和未嵌入构件本身中的瑕点。

典型地，但非排他地，提供呈粉末或颗粒的形状的非金属介质，粉末或颗粒的尺寸大于被处理的构件的较大缺陷的最小尺寸，以便不允许所述非金属介质渗透构件的固有缺陷。这样，非金属介质仅仅适于从外部对被处理的构件的整个表面施加力和热，从而使热和力传送到块材料且修理固有缺陷。

在处理完成之后，可通过第二清洁阶段容易地移除非金属介质，第二清洁阶段包括化学洗涤或机械清洁(诸如例如，选择性蚀刻或机械解聚或它们的组合)的选择性操作。

此外，在根据本发明的HIP过程中采用的非金属介质的特征在于，熔融温度高于待处理的构件的金属的熔融温度。这允许避免任何介质或从介质中产生的可能污染物渗透到构件的固有缺陷内。

技术方案1. 一种热等静压方法，包括：

将受结构瑕疵影响的构件放在无泄漏容器(11)中；

将介质(12)引入到所述容器(11)中，以完全嵌入所述构件；

对所述容器(11)除气，以从所述容器(11)内移除气体和水蒸气；