一種汽輪機精密部件損傷的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽輪機、燃?xì)廨啓C，具體地講是一種汽輪機精密部件損傷的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著高參數(shù)大機組的不斷裝機投入運行，特別是600MW以上功率的大型汽輪機、燃?xì)廨啓C的大量投入使用，電廠熱力設(shè)備部件的工作條件日趨惡劣，在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)等工況下服役的零部件，如葉片、轉(zhuǎn)子、汽缸等，由于磨損、腐蝕、水蝕等造成改變其尺寸從而使設(shè)備運行參數(shù)與設(shè)計參數(shù)出現(xiàn)較大偏差而造成的經(jīng)濟損失嚴(yán)重，甚至危害機組的安全運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種汽輪機或燃?xì)廨啓C葉片等重要緊密部件的修復(fù)方法，該修復(fù)方法具有焊接精度高、可實現(xiàn)復(fù)雜零件修復(fù)、成本低、零件尺寸要求不限，以及自動化程度高等優(yōu)點。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明解決的技術(shù)方案為:一種汽輪機精密部件損傷的修復(fù)方法，包括如下步驟:
I)去除待修復(fù)精密部件表面雜質(zhì)，將待修復(fù)區(qū)域進行打磨，消除缺陷，打磨后進行探傷檢測，直至缺陷完全消除，即形成缺口或加工成規(guī)則缺口 ；
2)將待修復(fù)精密部件裝夾在轉(zhuǎn)臺上，對精密部件進行自動光學(xué)三維掃描，或采用半自動或手動光學(xué)三維掃描，通過計算機配套軟件采集數(shù)據(jù)并最終獲得精密部件整體或缺口附近部分區(qū)域表面三維點云數(shù)據(jù)；
3)利用逆向工程軟件將三維點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為精密部件整體或缺陷附近部分區(qū)域的立體模型，并模擬填充缺口區(qū)域而建立完成精密部件模型，獲得缺口區(qū)域的精密部件型線和缺陷區(qū)域三維尺寸和坐標(biāo)；
4)利用建立的三維模型，規(guī)劃焊接路徑并編制焊接程序，其中，焊接路徑通過控制焊接參數(shù)獲得一定焊接厚度和寬度以及搭接量和修復(fù)余量來進行嚴(yán)格規(guī)劃，并設(shè)定起弧位置、焊接電流、離子氣和保護區(qū)流量、桿伸長各焊接參數(shù)；
5)確認(rèn)精密部件材料，選擇與精密部件材料匹配成分和性能的合金焊絲或合金粉末，將待修復(fù)精密部件整體或缺陷區(qū)域預(yù)熱至100?350°C，利用微弧等離子焊接系統(tǒng)以及配套送絲機或送粉器，將微弧等離子焊槍移動至缺口開始焊接位置之前送離子氣并點燃非轉(zhuǎn)移等離子弧，送保護氣以及修復(fù)區(qū)域其他輔助保護氣，在規(guī)劃焊接路徑起點開始點燃轉(zhuǎn)移弧并適時送絲或送粉開始焊接修復(fù)，焊槍行走軌跡按規(guī)劃焊接路徑進行焊接，焊接時在缺口處利用或不利用銅墊塊；焊接時斷續(xù)焊接或連續(xù)焊接，焊接層間溫度控制在100?300 0C ；
6)對精密部件進行整體焊后熱處理或局部熱處理，熱處理后再用光學(xué)三維測量掃描葉片整體或局部區(qū)域，以此數(shù)據(jù)與已創(chuàng)建的三維模型進行尺寸對比檢查，采用機械加工或打磨、拋光去除余量，從而實現(xiàn)精密部件完整修復(fù)。
[0005]所述步驟I)中的規(guī)則缺口，是通過機械加工或打磨的手段在原消除缺陷位置加工出一定尺寸的倒梯形或V型缺口，便于在修復(fù)時同級葉片的同樣缺口可批量進行修復(fù)。
[0006]所述步驟I)中的探傷是利用滲透探傷或磁粉探傷或X射線探傷方法檢測。
[0007]所述步驟2)中自動光學(xué)三維掃描是利用裝在機器人或三維機架配合轉(zhuǎn)臺上的光學(xué)三維測量設(shè)備，通過利用控制系統(tǒng)驅(qū)動機器人或三維機架和轉(zhuǎn)臺對修復(fù)部件進行自動光學(xué)三維掃描。
[0008]所述步驟4)中焊接電流的轉(zhuǎn)移弧電流小于55A。
[0009]所述精密部件為葉片，其材料為Crl2型馬氏體不銹鋼或時效馬氏體不銹鋼或其他馬氏體不銹鋼，選擇Φ0.4?1.2mm直接的ER410或ER410NiMo或其他與葉片材料匹配成分和性能的焊絲或司太立合金粉末進行焊接修復(fù)。
[0010]所述步驟4)中規(guī)劃焊接路徑并編制程序是根據(jù)開缺口尺寸和逆向建模的完整汽輪機精密部件三維模型，確定焊接層數(shù)和道數(shù)，通過機器人控制系統(tǒng)編程以裝在轉(zhuǎn)臺上的汽輪機精密部件找準(zhǔn)基準(zhǔn)點，并按照缺口位置的精密部件型線模型進行焊接路徑規(guī)劃和焊接程序編制。
[0011]所述步驟5)通過機器人和轉(zhuǎn)臺與之聯(lián)動，通過機器人系統(tǒng)控制微弧等離子焊接系統(tǒng)和送絲機或送粉器的啟停和水、電、氣的通斷。
[0012]所述步驟5)中通過機器人和轉(zhuǎn)臺聯(lián)動實現(xiàn)焊槍行走軌跡按規(guī)劃焊接路徑進行自動焊接。
[0013]所述步驟6)中熱處理是利用真空爐或其他加熱爐或火焰加熱進行熱處理。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明具有焊接精度高、可實現(xiàn)復(fù)雜零件修復(fù)、成本低、零件尺寸要求不限，設(shè)備簡單、尺寸小、自動化程度高，修復(fù)前、后工件尺寸偏差小。
[0015]2、本發(fā)明無需放樣，在沒有葉片等復(fù)雜部件三維模型的情況下仍可以進行精確修復(fù)，可用于廠內(nèi)或現(xiàn)場修復(fù)。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明是汽輪機或燃?xì)廨啓C葉片等重要精密部件的修復(fù)方法，采用低熱輸入、小變形量和精確焊接成形的微弧等離子焊接修復(fù)技術(shù)，并通過光學(xué)三維掃描測得葉片原始型線數(shù)據(jù)，以此作為模型進行修復(fù)和焊后精確修整型線。下面以葉片型線精確修復(fù)為例，具體說明。
[0017]實施例一:
本發(fā)明修復(fù)方法采用的修復(fù)系統(tǒng)組成為:微弧等離子焊接系統(tǒng)并配備送絲機、ABB焊接機器人和聯(lián)動轉(zhuǎn)臺以及控制電源系統(tǒng)，光學(xué)三維掃描測量設(shè)備，配套逆向工程軟件的計算機系統(tǒng)。
[0018]當(dāng)葉片基體缺陷較為嚴(yán)重時，本發(fā)明修復(fù)工藝為:
(1)利用角磨機去除待修復(fù)葉片表面氧化物、灰塵等雜質(zhì)，將待修復(fù)區(qū)域進行打磨，消除缺陷，并利用滲透探傷，直至無任何顯示，即形成缺口 ；
(2)將待修復(fù)葉片裝夾在轉(zhuǎn)臺上，利用裝在機器人上的光學(xué)三維測量設(shè)備，通過利用控制系統(tǒng)驅(qū)動機器人和轉(zhuǎn)臺，同時在合適角度對葉片進行自動光學(xué)三維掃描，通過配套計算機軟件采集數(shù)據(jù)并最終獲得葉片缺口附近部分區(qū)域表面三維點云數(shù)據(jù)；
(3)利用逆向工程軟件將三維點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為缺陷附近部分區(qū)域的立體模型，并模擬填充缺口區(qū)域而建立完成葉片模型，獲得缺口區(qū)域的葉片型線和缺陷區(qū)域三維尺寸和坐標(biāo)；
(4)利用建立的三維模型，通過機器人控制系統(tǒng)編程以裝在轉(zhuǎn)臺上的葉片找準(zhǔn)基準(zhǔn)點，并按照缺口位置的葉片型線模型規(guī)劃焊接路徑并編制程序，其中，焊接路徑通過控制焊接參數(shù)獲得一定焊接厚度和寬度以及搭接量和修復(fù)余量來進行嚴(yán)格規(guī)劃，并設(shè)定起弧位置、焊接電流(轉(zhuǎn)移弧電流為25A)、離子氣和保護區(qū)流量、桿伸長等焊接參數(shù)；
(5)確認(rèn)葉片材料為lCrl2Mo馬氏體不銹鋼，選擇Φ0.8mm的ER410NiMo焊絲，將待修復(fù)葉片整缺陷區(qū)域附近10mm范圍內(nèi)預(yù)熱至300°C，利用微弧等離子焊接系統(tǒng)以及配套送絲機，通過機器人和轉(zhuǎn)臺與之聯(lián)動，通過機器人系統(tǒng)控制微弧等離子焊接系統(tǒng)和送絲機，實現(xiàn)在機器人將微弧等離子焊槍移動至缺口開始焊接位置之前送離子氣并點燃非轉(zhuǎn)移等離子弧，送保護氣以及修復(fù)區(qū)域其他輔助保護氣，在規(guī)劃焊接路徑起點開始點燃轉(zhuǎn)移弧并適時送絲開始焊接修復(fù)，通過機器人和轉(zhuǎn)臺聯(lián)動實現(xiàn)焊槍行走軌跡按規(guī)劃焊接路徑進行焊接，焊接時在缺口附近利用或不利用銅墊塊。焊接時斷續(xù)焊接，焊接層間溫度控制在250°C。
[0019](6)對葉片進行整體焊后熱處理真空爐熱處理后，再用光學(xué)三維測量掃描葉片局部區(qū)域，以此數(shù)據(jù)與已創(chuàng)建的三維模型進行尺寸檢查，利