本發(fā)明屬于汽輪機葉片釬焊司太立合金片技術,尤其涉及一種現場釬焊汽輪機葉片的司太立合金片的方法。

背景技術：

汽輪機末級葉片水蝕所形成的鋸齒狀毛刺及局部型線缺損等問題，會造成應力集中和減小葉型根部截面的面積，影響葉片的振動特性，極大地降低了葉片的強度，使葉柵的氣動性能惡化，級效率下降，嚴重時會引起葉片的斷裂破壞而導致機組發(fā)生強烈振動等惡性事故。目前末級葉片的水蝕問題是全世界的難題。

司太立合金有較高的硬度和較好的韌性，水滴撞擊時變形量小，抗水蝕沖刷性能好，具有較高的組織穩(wěn)定性，盡管超出一定范圍也會出現水蝕，但抵制斷裂能力好，即使出現嚴重水蝕，也不易產生裂紋。同時根據運行情況可選擇不同形狀的合金，當水蝕嚴重時，可更換新的合金片，非常適合葉片的工作條件，所以，進汽邊上鑲嵌硬質合金片成為目前世界上普遍采用的防護方法。

鑲嵌司太立合金片的方法主要由高頻釬焊司太立短條合金片、氬弧焊短片或長片司太立合金片，以及電子束焊等。釬焊方法具有葉片基材不熔化、溫度低、焊接熱規(guī)范容易控制、葉片變形小等特點。目前汽輪機低壓轉子出廠前已經在出汽邊葉片上釬焊了司太立合金片，但是使用過程中，由于高溫水蒸汽作用，造成原先釬焊的司太立合金片部分脫離，導致葉片進汽邊母材基體發(fā)生破壞發(fā)生。破壞的汽輪機葉片，一般都是返廠后廠家在真空爐內實現高頻釬焊工藝，進行司太立合金片的釬焊修復工作，該種工藝穩(wěn)定，能夠保證釬焊強度和釬焊質量。在現場進行司太立合金釬焊工作時，只能選擇簡單易行的加熱源，即氧‐乙炔火焰手工加熱，此時需要進行釬焊溫度的控制，通常是有選擇地對焊接材料進行局部加熱處理，以緩解不同材料焊接時熱膨脹差過大的問題，而使接頭部分內部殘余應力控制在許可范圍內。但該方法受制于施工人員的經驗積累，且合格率較低。

綜上，為解決司太立合金片現場釬焊問題，保證司太立合金片現場釬焊合格率，有必要開發(fā)一種適用于現場釬焊汽輪機葉片的司太立合金片方法。

技術實現要素：

本發(fā)明目的在于提供一種現場釬焊汽輪機葉片的司太立合金片的方法，解決司太立合金片現場釬焊問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種現場釬焊汽輪機葉片的司太立合金片的方法，包括如下步驟：

步驟1：焊前對司太立合金片和汽輪機葉片表面進行打磨拋光，司太立葉片釬焊面的釬料必須打磨干凈，直到露出葉片母材的金屬光澤為止，對司太立合金片進行扭曲成型，使其扭曲型線與司太立葉片型線重合；

步驟2：對彎曲成型好的司太立合金片和打磨好的汽輪機葉片采用氧乙炔加熱分別進行銀質合金釬料的熔敷；

步驟3：將熔敷有銀質合金釬料的司太立合金片和汽輪機葉片進行裝配：將要組裝的汽輪機葉片放置于預設高度，采用汽輪機葉片釬焊司太立合金片用夾具，將汽輪機葉片的葉根、葉頂和葉身支撐固定，擰緊夾具的兩個螺栓，使其固定在汽輪機葉片上；接著用不銹鋼鋼帶實現司太立合金片與汽輪機葉片的固定連接；通過彈簧下壓的長度控制司太立合金片與汽輪機葉片之間的壓力；

步驟4：對裝配好的熔敷有銀質合金釬料的汽輪機葉片和司太立合金片采用高頻感應線圈加熱方式進行釬焊；釬焊時，調整高頻感應線圈與待釬焊部位的間隙使待釬焊部位均勻加熱；高頻感應線圈距離司太立合金片進汽邊5‐8mm，距離司太立合金片出汽邊2‐5mm；釬焊過程中盡快升溫至釬料流動的溫度620‐720℃后，保溫20～45s；釬焊過程中，若發(fā)現司太立合金片與汽輪機葉片結合處釬料填充不飽滿，則手工饋送沾有釬劑的釬料到該部位；完成釬焊后釬料凝固，汽輪機葉片冷卻至350℃以下松開防蝕片的固定鋼帶，從夾具中取出葉片；

步驟5：對汽輪機葉片進行修復，修磨去除多余的焊肉，并通過修磨使所補接的葉片角與葉片母材圓滑過渡，同時要確保修磨后整個工作面光滑且流線順暢；而后修磨葉片背部焊縫，使背部焊縫光潔平滑。

所述步驟1中司太立合金片扭曲成型時，用小榔頭、鉗子和夾具，手工慢慢扭曲司太立合金片；扭曲時采用試湊法，多次試湊直到司太立合金片的長度方向和寬度方向與汽輪機葉片嚴密貼合，司太立合金片的扭曲型線與汽輪機葉片型線重合，扭曲和裝配均在冷態(tài)下進行。

所述步驟2中選用銀質合金釬料，成分如表1所示；

表1釬料(bag45cuzn)化學成分(wt.％)

利用氧‐乙炔焊槍進行釬料堆覆；操作時焊槍對基體材料即司太立合金片和汽輪機葉片進行加熱，待其溫度達到620‐720℃時，通過熔化銀質合金釬料達到在司太立合金片和汽輪機葉片表面堆覆的目的；該種方法堆覆的銀焊層厚度較大，飽滿度高。

所述步驟4中所采用高頻感應線圈其線圈型線通過手工扭曲方法與待釬焊部位型線保持一致。

所述步驟4中采用高頻感應線圈加熱待釬焊部分，同時配以氧‐乙炔焊槍對汽輪機葉片母材部位即司太立合金片上方區(qū)域的母材進行輔助加熱，加熱溫度控制在400‐450℃；輔助加熱能夠降低釬焊部位的熱量散失速度，使其溫度更加均勻，波動性降低，保證釬焊質量。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1)傳統(tǒng)的釬焊工藝是在合金片和葉片之間填充釬料，加熱后實現連接；本發(fā)明采用合金片和葉片先分別釬焊銀質合金釬料，接著進行加熱實現連接的方法，避免了釬料流動性差，填充不飽滿的缺點。

2)利用感應釬焊和氧‐乙炔手工加熱同時進行的方式，避免了葉片基體材料散熱過快、司太立合金片高溫溫度區(qū)間穩(wěn)定性不高等問題。

3)針對部分區(qū)域釬料流出較多，采用氧乙炔手工加熱填充釬料的方法，靈活簡便，效果明顯。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

一種現場釬焊汽輪機葉片的司太立合金片的方法，包括如下步驟：

步驟1：焊前對司太立合金片和汽輪機葉片表面進行打磨拋光，司太立葉片釬焊面的釬料必須打磨干凈，直到露出葉片母材的金屬光澤為止，對司太立合金片進行扭曲成型，使其扭曲型線與司太立葉片型線重合；

步驟2：對彎曲成型好的司太立合金片和打磨好的汽輪機葉片采用氧乙炔加熱分別進行銀質合金釬料的熔敷；

步驟3：將熔敷有銀質合金釬料的司太立合金片和汽輪機葉片進行裝配：將要組裝的汽輪機葉片放置于預設高度，采用汽輪機葉片釬焊司太立合金片用夾具，將汽輪機葉片的葉根、葉頂和葉身支撐固定，擰緊夾具的兩個螺栓，使其固定在汽輪機葉片上；接著用不銹鋼鋼帶實現司太立合金片與汽輪機葉片的固定連接；通過彈簧下壓的長度控制司太立合金片與汽輪機葉片之間的壓力；

步驟4：對裝配好的熔敷有銀質合金釬料的汽輪機葉片和司太立合金片采用高頻感應線圈加熱方式進行釬焊；釬焊時，調整高頻感應線圈與待釬焊部位的間隙使待釬焊部位均勻加熱；高頻感應線圈距離司太立合金片進汽邊5‐8mm，距離司太立合金片出汽邊2‐5mm；釬焊過程中盡快升溫至釬料流動的溫度620‐720℃后，保溫20～45s；釬焊過程中，若發(fā)現司太立合金片與汽輪機葉片結合處釬料填充不飽滿，則手工饋送沾有釬劑的釬料到該部位；完成釬焊后釬料凝固，汽輪機葉片冷卻至350℃以下松開防蝕片的固定鋼帶，從夾具中取出葉片；

步驟5：對汽輪機葉片進行修復，修磨去除多余的焊肉，并通過修磨使所補接的葉片角與葉片母材圓滑過渡，同時要確保修磨后整個工作面光滑且流線順暢；而后修磨葉片背部焊縫，使背部焊縫光潔平滑。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述步驟1中司太立合金片扭曲成型時，用小榔頭、鉗子和夾具，手工慢慢扭曲司太立合金片；扭曲時采用試湊法，多次試湊直到司太立合金片的長度方向和寬度方向與汽輪機葉片嚴密貼合，司太立合金片的扭曲型線與汽輪機葉片型線重合，扭曲和裝配均在冷態(tài)下進行。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述步驟2中選用銀質合金釬料，成分如表1所示；

表1釬料(bag45cuzn)化學成分(wt.％)

利用氧‐乙炔焊槍進行釬料堆覆；操作時焊槍對基體材料即司太立合金片和汽輪機葉片進行加熱，待其溫度達到620‐720℃時，通過熔化銀質合金釬料達到在司太立合金片和汽輪機葉片表面堆覆的目的；該種方法堆覆的銀焊層厚度較大，飽滿度高。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述步驟4中所采用高頻感應線圈其線圈型線通過手工扭曲方法與待釬焊部位型線保持一致。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述步驟4中采用高頻感應線圈加熱待釬焊部分，同時配以氧‐乙炔焊槍對汽輪機葉片母材部位即司太立合金片上方區(qū)域的母材進行輔助加熱，加熱溫度控制在400‐450℃；輔助加熱能夠降低釬焊部位的熱量散失速度，使其溫度更加均勻，波動性降低，保證釬焊質量。

實施例

某電站汽輪機葉片釬焊司太立合金片經服役后脫離，需對其進行司太立合金片現場釬焊修復。首先清洗葉片凹槽及其周圍、司太立合金片及釬料，去除油脂及其它污物。清洗完成后，對葉片表面進行打磨拋光，葉片釬焊面的釬料必須打磨干凈，直到露出葉片母材的金屬光澤為止，對待釬焊司太立合金片進行扭曲成型以適應葉片進汽邊的形狀。清洗打磨修型完成后，利用氧‐乙炔焊槍進行銀質合金釬料堆覆。操作時焊槍對基體材料(司太立合金片和葉片)進行加熱，待其溫度達到620℃‐720℃時，通過熔化銀基合金釬料在司太立合金片和葉片表面堆覆銀質合金釬料。將熔敷有銀質合金釬料的司太立合金片和葉片進行裝配。將組裝葉片放置于一定高度，采用夾具將葉根、葉頂和葉身支撐固定，擰緊夾具的兩個螺栓，使其固定在葉片上；接著用不銹鋼鋼帶實現合金片與葉片的固定連接。通過彈簧下壓的長度控制合金片與葉片之間的壓力，對裝配好后的司太立合金片和葉片進行高頻感應加熱至620℃‐720℃，保溫20～45s，加熱時線圈離葉片內弧面約6mm，距防蝕片出汽邊側3mm左右。同時配以氧‐乙炔焊槍對葉片母材部位進行輔助加熱(司太立合金片上方區(qū)域的母材)，加熱溫度控制在400‐450℃。釬焊完成后釬料凝固，葉片冷至350℃以下松開防蝕片的固定鋼帶，從夾具中取出葉片。葉片釬焊司太立合金片結束后，對整個工作面進行修磨，保證整個工作面光滑且流線順暢。

采用上述方法，對六組汽輪機葉片進行了司太立合金片現場釬焊。釬焊結束后，根據西屋公司標準，對釬焊完的焊縫進行x射線無損檢測，結果表明六組葉片司太立合金片釬焊修復均合格，x射線檢測結果如表1所示。

表1現場釬焊司太立合金片檢驗結果

備注：

a、未熔合以長度進行10mm估算，每10mm計為“*”，逐次增加；

b、射線檢測結果以面積進行估算處理。