水轮机过流部件现场激光熔覆修复和表面强化涂层应用研究
发布时间：2021-09-29 23:46
本文介绍了一种水电机组现场修复和强化技术,采用激光熔覆技术对水电机组过流部件进行修复和表面强化。在水轮机常用材料马氏体不锈钢ZG06Cr13Ni5Mo基体表面采用激光熔覆方法制备钴基耐蚀耐磨材料,熔覆层与基体呈良好的况金结合,耐蚀、耐磨性大幅度提高。水电站转轮体、桨叶、转轮室钢板现场修复和强应化应用表明,该技术方法具有较好的应用效果。
【文章来源】：大电机技术. 2020,(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
熔覆后外观
2020.№6大电机技术57（b）熔覆层组织200倍王水腐蚀时间60s图2熔覆层界面和熔覆金相图片对激光熔覆后的试样采用JMHVS-1000ZDP数显显微维氏硬度计按标准GB/T4342-1991《金属显微维氏硬度试验方法》进行显微硬度测试，硬度测试结果见表3。测试点位置示意图和结果如图3所示。图3硬度测试点位置示意图表3熔覆试样显微硬度测试试样1234567平均值(HV0.2)显微硬度值（HV）245.1444.1548.7490.4512.6486.9483.4493.3251.3耐空蚀性能将ZG06Cr13Ni5Mo材料和在ZG06Cr13Ni5Mo表面激光熔覆的钴基耐蚀耐磨合金材料，加工至统一标准试样，其中熔覆试样保留0.5mm熔覆层厚度，按同一试验条件进行测试。采用超声加速空蚀试验机进行耐空蚀对比试验，观察外观形貌，称重检测，计算空蚀量。试验设备型号YPS17B-HB，超声频率20kHz，振幅90±10μm，水温为室温，试验时间0~20h，两种试样空蚀外观效果如图4所示。（a）基材1号试样20h空蚀试验后外观（b）熔覆1号试样20h空蚀试验后外观图4两种试样空蚀外观效果从对比试样外观形貌可以看出，基材试样经过20h加速空蚀试验后，表层呈现蜂窝状空蚀孔，而激光熔覆试样未见明空蚀现象。经过加速空蚀试验20h后，激光熔覆试样未检测出明显的质量损耗。空蚀试验记录的质量变化情冴见表4。表4空蚀试验记录的质量变化情况试样0h质量2h质量8h质量12h质量16h质量20h质量空蚀量基材1号29.74g29.74g29.73g29.72g29.68g29.66g-0.08g基材2号29.73g29.73g29.72g2
MPa。这同时说明，熔覆层与基材界面的结合强度高于基材本身的抗拉强度，熔覆层与基材之间的结合强度大于622MPa，结合非常牢固，属于有效的况金结合[8]。2水轮机组过流部件激光熔覆现场修复和表面强化应用2.1转轮室钢板修复和强化2017年2~3月，对葛洲坝电站9号机组转轮室下环钢板进行了激光熔覆修复和强化现场施工，取得了良好的效果和评价。该机组下环钢板部位在长期使用的过程中因空蚀、磨蚀、锈蚀等共同作用导致尺寸减薄，表面同时存在严重的冲蚀坑、局部表层缺陷。修复前的状态如图6所示。以往出现严重的空蚀现象则整体更换新钢板或采用传统的手工堆焊手段修补。整体更换新钢板成本高；手工堆焊表面精度差，人工工作量大，热输入过大易导致钢板变形，形成空鼓，严重的空鼓将改变转轮体与叶片的间隙，改变水轮机水力运行特性，运行时在严重的情冴下会损伤叶片。图6中下环钢板现场采用移动式现场修复设备对下环钢板激光熔覆钴基耐蚀耐磨材料，激光熔覆总面积19.2m2，平均涂层厚度为0.68mm。激光增材过程如果温度梯度较大会引起熔覆组织变形和开裂[9]。该熔覆过程中，使用了两种方法测量熔覆区域及附近温度常第一种方法是在熔覆区域附近贴温度片阵列，监测该位置在熔覆过程中的最高温度，测量范围为70~100℃。第二种方法是采用红外热成像仪，能够在时间上、空间上同时测量熔覆区域及附近温度场，测量范围为-20~350℃，图7所示为熔覆过程中对熔覆区域的温度梯度监测情冴。100mm60mmR12mm4512.5mm15mm4mm
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆再制造技术研究现状及发展趋势[J]. 杜学芸,许金宝,宋健. 金属加工(热加工). 2020(03)
[2]司太立合金激光增材制造用于2Cr13叶片的修复技术研究[J]. 黄弋力,朱平,孟氢钡. 电焊机. 2019(11)
[3]高性能金属材料激光增材制造应力变形调控研究现状[J]. 陈勇,陈辉,姜亦帅,汪倩,吴影,熊俊,董世运. 材料工程. 2019(11)
[4]两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究[J]. 马光,于艳爽,俞宏英,孙冬柏,樊自拴,孟惠民,王旭东. 材料热处理学报. 2008(03)
[5]不同砂粒粒径多相流中CrMnB堆焊层的损伤行为[J]. 姜胜利,郑玉贵,姚治铭. 材料保护. 2004(10)
本文编号：3414687
【文章来源】：大电机技术. 2020,(06)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
熔覆后外观
2020.№6大电机技术57（b）熔覆层组织200倍王水腐蚀时间60s图2熔覆层界面和熔覆金相图片对激光熔覆后的试样采用JMHVS-1000ZDP数显显微维氏硬度计按标准GB/T4342-1991《金属显微维氏硬度试验方法》进行显微硬度测试，硬度测试结果见表3。测试点位置示意图和结果如图3所示。图3硬度测试点位置示意图表3熔覆试样显微硬度测试试样1234567平均值(HV0.2)显微硬度值（HV）245.1444.1548.7490.4512.6486.9483.4493.3251.3耐空蚀性能将ZG06Cr13Ni5Mo材料和在ZG06Cr13Ni5Mo表面激光熔覆的钴基耐蚀耐磨合金材料，加工至统一标准试样，其中熔覆试样保留0.5mm熔覆层厚度，按同一试验条件进行测试。采用超声加速空蚀试验机进行耐空蚀对比试验，观察外观形貌，称重检测，计算空蚀量。试验设备型号YPS17B-HB，超声频率20kHz，振幅90±10μm，水温为室温，试验时间0~20h，两种试样空蚀外观效果如图4所示。（a）基材1号试样20h空蚀试验后外观（b）熔覆1号试样20h空蚀试验后外观图4两种试样空蚀外观效果从对比试样外观形貌可以看出，基材试样经过20h加速空蚀试验后，表层呈现蜂窝状空蚀孔，而激光熔覆试样未见明空蚀现象。经过加速空蚀试验20h后，激光熔覆试样未检测出明显的质量损耗。空蚀试验记录的质量变化情冴见表4。表4空蚀试验记录的质量变化情况试样0h质量2h质量8h质量12h质量16h质量20h质量空蚀量基材1号29.74g29.74g29.73g29.72g29.68g29.66g-0.08g基材2号29.73g29.73g29.72g2
MPa。这同时说明，熔覆层与基材界面的结合强度高于基材本身的抗拉强度，熔覆层与基材之间的结合强度大于622MPa，结合非常牢固，属于有效的况金结合[8]。2水轮机组过流部件激光熔覆现场修复和表面强化应用2.1转轮室钢板修复和强化2017年2~3月，对葛洲坝电站9号机组转轮室下环钢板进行了激光熔覆修复和强化现场施工，取得了良好的效果和评价。该机组下环钢板部位在长期使用的过程中因空蚀、磨蚀、锈蚀等共同作用导致尺寸减薄，表面同时存在严重的冲蚀坑、局部表层缺陷。修复前的状态如图6所示。以往出现严重的空蚀现象则整体更换新钢板或采用传统的手工堆焊手段修补。整体更换新钢板成本高；手工堆焊表面精度差，人工工作量大，热输入过大易导致钢板变形，形成空鼓，严重的空鼓将改变转轮体与叶片的间隙，改变水轮机水力运行特性，运行时在严重的情冴下会损伤叶片。图6中下环钢板现场采用移动式现场修复设备对下环钢板激光熔覆钴基耐蚀耐磨材料，激光熔覆总面积19.2m2，平均涂层厚度为0.68mm。激光增材过程如果温度梯度较大会引起熔覆组织变形和开裂[9]。该熔覆过程中，使用了两种方法测量熔覆区域及附近温度常第一种方法是在熔覆区域附近贴温度片阵列，监测该位置在熔覆过程中的最高温度，测量范围为70~100℃。第二种方法是采用红外热成像仪，能够在时间上、空间上同时测量熔覆区域及附近温度场，测量范围为-20~350℃，图7所示为熔覆过程中对熔覆区域的温度梯度监测情冴。100mm60mmR12mm4512.5mm15mm4mm
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆再制造技术研究现状及发展趋势[J]. 杜学芸,许金宝,宋健. 金属加工(热加工). 2020(03)
[2]司太立合金激光增材制造用于2Cr13叶片的修复技术研究[J]. 黄弋力,朱平,孟氢钡. 电焊机. 2019(11)
[3]高性能金属材料激光增材制造应力变形调控研究现状[J]. 陈勇,陈辉,姜亦帅,汪倩,吴影,熊俊,董世运. 材料工程. 2019(11)
[4]两种Ni基喷涂层微观组织及性能的研究[J]. 马光,于艳爽,俞宏英,孙冬柏,樊自拴,孟惠民,王旭东. 材料热处理学报. 2008(03)
[5]不同砂粒粒径多相流中CrMnB堆焊层的损伤行为[J]. 姜胜利,郑玉贵,姚治铭. 材料保护. 2004(10)
本文编号：3414687
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