燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置。主要由加熱爐體、電熱元件、爐蓋、爐罐、抽真空系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和熱電偶等組成。本發(fā)明具有如下有益效果：本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴(kuò)散工藝，采用一步擴(kuò)散法，基本原理是由擴(kuò)散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護(hù)氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴(kuò)散形成擴(kuò)散金屬或化合物。
【專利說明】燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及熱能與動(dòng)力工程領(lǐng)域，具體地說是一種燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐
>J-U ρ?α裝直。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，渦輪進(jìn)口溫度也越來越高，這就要求燃機(jī)渦輪等熱端部件，尤其是渦輪工作葉片和導(dǎo)向葉片能在更苛刻的條件下進(jìn)行工作，在葉片表面上施加金屬滲層，是解決這類問題的有效途徑之一，它可顯著地改善零件的抗氧化、耐腐蝕性能，保證零件在高溫下正常工作并延長其使用壽命，一般來說，對(duì)金屬滲層的主要要求為:優(yōu)良的抗高溫氧化、耐腐蝕性能；滲層與基體有很好的結(jié)合力；對(duì)基體材料的力學(xué)性能影響最小并能滿足技術(shù)條件要求，有較好的熱疲勞性能；工藝盡可能簡單，重現(xiàn)性好、成本低廉，渦輪葉片滲Co-Al涂層，屬于改性鋁化物涂層，對(duì)葉片基體鎳基合金材料來說，滲鋁涂層形成的主要相為β -NiAl，在單滲時(shí)，其抗氧化性能較好，但仍存在脆性大、涂層-基體易發(fā)生互擴(kuò)散、富鎳的NiAl相易發(fā)生馬氏體相變、不耐硫化和熱腐蝕等問題，因此，鋁化物涂層的應(yīng)用改善了單滲涂層的性能，其中，滲Co-Al主要用于提高葉片內(nèi)腔抗熱腐蝕性能，滲Co-Al涂層的制備方法一般為采用金屬熱擴(kuò)散的方法使葉片表面合金化形成擴(kuò)散結(jié)合的耐高溫涂層，此種熱擴(kuò)散涂層有一步和二步擴(kuò)散法，本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴(kuò)散工藝，采用一步擴(kuò)散法，基本原理是由擴(kuò)散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護(hù)氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴(kuò)散形成擴(kuò)散金屬或化合物。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的在于提供一套能有效實(shí)現(xiàn)空心渦輪葉片表面Co-Al滲層的新型滲Co-Al爐裝置，滿足燃?xì)廨啓C(jī)在工況條件下對(duì)抗熱腐蝕性能的要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置，主要由加熱爐體、電熱元件、爐蓋、爐罐、抽真空系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和熱電偶等組成，其中，加熱爐體由爐殼、爐襯等組成，爐殼頂部用爐蓋蓋封，用螺栓連接，爐殼底以爐體骨架伸出的立柱支撐于地基基礎(chǔ)上，爐殼底部焊有圓環(huán)狀的爐襯托板使?fàn)t襯結(jié)構(gòu)砌筑在此鋼板上，爐殼側(cè)面電熱元件引出棒及熱電偶的相應(yīng)位置開孔，并安裝法蘭座，設(shè)有掛式百葉窗電極護(hù)罩；
爐襯為復(fù)合結(jié)構(gòu)，輕質(zhì)高鋁磚在爐殼內(nèi)砌筑成井式爐膛，爐膛內(nèi)砌筑擱磚，爐膛外貼有巖棉層，高招娃酸招纖維填充于爐膛與爐殼之間的空隙，石棉娃I丐板緊貼于爐殼鋼板的內(nèi)表面,爐口易碰撞部位采用重質(zhì)磚砌筑,并設(shè)置金屬導(dǎo)向環(huán)，爐膛上下面均由重質(zhì)磚砌筑；電熱元件選用Φ6πιπι電阻絲繞制成螺旋狀安裝于爐膛內(nèi)墻上的擱磚內(nèi)并用插板固定，電阻絲引出棒的連接采用漸過度電流的連接結(jié)構(gòu)；。
[0005]爐罐包括罐體，罐體底部密閉焊接封頭，封頭與罐體連接處焊接有封頭隔板，罐體上部焊接罐法蘭，罐法蘭下部與爐蓋密封連接，罐法蘭上部連接罐蓋，罐蓋中心安裝有電機(jī)，電機(jī)軸密封伸入罐蓋25，伸入罐蓋的電機(jī)軸連接葉輪，葉輪下方有導(dǎo)流罩連接罐蓋，導(dǎo)流罩中心開有通孔，封頭隔板四周及中心開有通孔，封頭隔板上放置有若干料架，料架中心開有通孔；
罐體采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圓筒狀，封頭采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法蘭采用0Cr25Ni20，厚度35mm，爐罐焊后進(jìn)行打壓試驗(yàn)并做探傷實(shí)驗(yàn)，確保罐體室溫下耐壓彡0.4MPa ；
抽真空系統(tǒng)由電磁閥和過濾器組成，過濾器用0Cr25Ni20耐熱鋼管作為過濾器外殼體；
真空監(jiān)測系統(tǒng)選用數(shù)顯真空壓力計(jì)安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號(hào)輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時(shí)間ls，罐蓋上裝有真空壓力表；
溫度控制系統(tǒng)采用罐內(nèi)控溫，罐蓋上開有通孔安裝熱電偶。
[0006]本發(fā)明具有如下有益效果:本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴(kuò)散工藝，采用一步擴(kuò)散法，基本原理是由擴(kuò)散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護(hù)氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴(kuò)散形成擴(kuò)散金屬或化合物。
[0007]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖2是附圖1的A-A剖面圖。
[0008]圖中1-電磁閥；2_電機(jī)；3_爐蓋；4_ iil法蘭；5_爐殼；6_葉輪；7_導(dǎo)流罩；8_聞?wù)型匏嵴欣w維；9_重質(zhì)磚，10-金屬導(dǎo)向環(huán)，11-巖棉層，12-爐膛,13-擱磚，14-引出棒，15-電阻絲，16-電熱偶，17-封頭，18-料架盤，19-1il體，20-石棉娃I丐板，21-封頭隔板，22-真空表，23-過濾器，24-數(shù)顯真空壓力計(jì)，25-罐蓋。
[0009]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
由圖1結(jié)合圖2所示，燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置，主要由加熱爐體、電熱元件、爐蓋、爐罐、抽真空系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和熱電偶等組成，其中，加熱爐體由爐殼5、爐襯等組成，爐殼5頂部用爐蓋3蓋封，用螺栓連接，爐殼5底以爐體骨架伸出的立柱支撐于地基基礎(chǔ)上，爐殼5底部焊有圓環(huán)狀的爐襯托板使?fàn)t襯結(jié)構(gòu)砌筑在此鋼板上，爐殼5側(cè)面電熱元件引出棒14及熱電偶16的相應(yīng)位置開孔，并安裝法蘭座，設(shè)有掛式百葉窗電極護(hù)罩；爐襯為復(fù)合結(jié)構(gòu)，輕質(zhì)高鋁磚在爐殼5內(nèi)砌筑成井式爐膛12，爐膛12內(nèi)砌筑擱磚13，爐膛外貼有巖棉層11，高招娃酸招纖維8填充于爐膛12與爐殼5之間的空隙,石棉娃I丐板20緊貼于爐殼5鋼板的內(nèi)表面，爐口易碰撞部位采用重質(zhì)磚9砌筑，并設(shè)置金屬導(dǎo)向環(huán)10，爐膛上下面均由重質(zhì)磚9砌筑；
電熱元件選用Φ6πιπι電阻絲15繞制成螺旋狀安裝于爐膛內(nèi)墻上的擱磚13內(nèi)并用插板固定，電阻絲15引出棒14的連接采用漸過度電流的連接結(jié)構(gòu)；。
[0010]爐罐包括罐體19，罐體19底部密閉焊接封頭17，封頭17與罐體19連接處焊接有封頭隔板21，罐體19上部焊接罐法蘭4，罐法蘭4下部與爐蓋3密封連接，罐法蘭4上部連接罐蓋25，罐蓋25中心安裝有電機(jī)2，電機(jī)2軸密封伸入罐蓋25，伸入罐蓋25的電機(jī)軸連接葉輪6，葉輪6下方有導(dǎo)流罩7連接罐蓋25，導(dǎo)流罩7中心開有通孔，封頭隔板21四周及中心開有通孔，封頭隔板上放置有若干料架18，料架18中心開有通孔；
罐體19采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圓筒狀，封頭17采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法蘭4采用0Cr25Ni20，厚度35mm，爐罐焊后進(jìn)行打壓試驗(yàn)并做探傷實(shí)驗(yàn)，確保罐體室溫下耐壓彡0.4MPa ；
抽真空系統(tǒng)由電磁閥I和過濾器23組成，過濾器23用0Cr25Ni20耐熱鋼管作為過濾器外殼體；
真空監(jiān)測系統(tǒng)選用數(shù)顯真空壓力計(jì)24安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號(hào)輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時(shí)間ls，罐蓋25上裝有真空壓力表24 ；
溫度控制系統(tǒng)采用罐內(nèi)控溫，罐蓋25上開有通孔安裝熱電偶16。
[0011]溫度控制系統(tǒng)采用罐內(nèi)控溫，控溫方式為串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控溫，由罐內(nèi)的主控儀表帶領(lǐng)兩個(gè)加熱區(qū)溫控儀表工作。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于大滯后系統(tǒng)，如本設(shè)備(罐內(nèi)溫度滯后于罐外溫度)。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介如下:本控制系統(tǒng)采用4塊智能溫控儀表控溫，它們分別編號(hào)為表1、表2、表3、表4,罐內(nèi)熱電偶信號(hào)輸入到表I,表I利用模擬發(fā)送功能將罐內(nèi)熱電偶信號(hào)傳給表2，表1、表2根據(jù)罐內(nèi)熱電偶信號(hào)計(jì)算出精確的PID參數(shù)輸出給罐外控溫相對(duì)應(yīng)的表3、表4，表3、表4輸出模擬信號(hào)至電力調(diào)整器，控制電熱元件工作，表1、表2帶485通訊接口，直接連接到群控計(jì)算機(jī)上?？販貎x表SRS13A (0.25級(jí)、PID自整定、32段可編程、帶485通訊接口)可根據(jù)各種工藝的實(shí)際情況在儀表的菜單上對(duì)溫度的報(bào)警值、報(bào)警方式、溫度上下限值等進(jìn)行設(shè)定和選擇。
[0012]監(jiān)控、超溫報(bào)警表采用數(shù)字溫控儀表。由于采用了獨(dú)立的熱電偶作為監(jiān)控溫度采集傳感器，可以有效地避免因主控?zé)犭娕嫉氖Щ蚱疃斐傻呐軠厥鹿省?br> [0013]系統(tǒng)還具有聲光報(bào)警功能，配有自動(dòng)切斷電源功能，使設(shè)備運(yùn)行安全可靠。
[0014]記錄儀為6通道，筆式模擬曲線，數(shù)字顯示及多種顏色打印，記錄爐溫設(shè)定、控制及多點(diǎn)實(shí)際的溫度，同時(shí)記錄爐內(nèi)壓力的情況，記錄紙寬為180mm，溫度記錄精度彡4°C /mmD
[0015]采用5支S分度熱電偶，其中3支為單芯鎧裝熱電偶，裝入罐中作為溫度記錄、控溫、超溫報(bào)警和系統(tǒng)校驗(yàn)，另外2支為單芯熱電偶，分別在罐外對(duì)加熱元件進(jìn)行控制和報(bào)
m
目O
[0016]電加熱執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用無觸點(diǎn)、無火花、無動(dòng)作噪音的固態(tài)繼電器結(jié)構(gòu)的電力調(diào)整器。為了便于爐溫均勻性的調(diào)節(jié)，本溫度控制系統(tǒng)采用了單相移相調(diào)壓電力調(diào)整器，可以在爐溫均勻性檢測過程中手動(dòng)調(diào)節(jié)每相加熱元件的加熱功率，即爐子散熱大的部分可以適當(dāng)手動(dòng)加大加熱功率，爐子散熱少的部分可以適當(dāng)手動(dòng)減少加熱功率，這樣可使井式爐上下溫度場均勻，達(dá)到理想的爐溫均勻性。
[0017]電氣柜控制柜面板上設(shè)置有溫度儀表、記錄儀表，系統(tǒng)總電壓、電流顯示表，爐門升/降控制按鈕和指示燈，手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)等。柜內(nèi)留有記錄儀托架?？刂乒駜x表面板高度以操作者平視為準(zhǔn)。調(diào)節(jié)儀適當(dāng)與強(qiáng)電隔離。各控制用斷路器、接觸器選用國內(nèi)知名品牌產(chǎn)品，中間繼電器選用MY-4N(0MR0N)。管線敷設(shè)及橋架敷設(shè)按國家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)空心渦輪葉片滲C0-Al爐裝置，主要由加熱爐體、電熱元件、爐蓋、爐罐、抽真空系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和熱電偶等組成，其特征在于:加熱爐體由爐殼(5)、爐襯等組成，爐殼(5)頂部用爐蓋(3)蓋封，用螺栓連接，爐殼(5)底以爐體骨架伸出的立柱支撐于地基基礎(chǔ)上，爐殼(5)底部焊有圓環(huán)狀的爐襯托板使?fàn)t襯結(jié)構(gòu)砌筑在此鋼板上，爐殼(5)側(cè)面電熱元件引出棒(14)及熱電偶(16)的相應(yīng)位置開孔，并安裝法蘭座，設(shè)有掛式百葉窗電極護(hù)罩； 爐襯為復(fù)合結(jié)構(gòu)，用輕質(zhì)高鋁磚在爐殼(5)內(nèi)部砌筑成井式爐膛(12)，爐膛(12)內(nèi)砌筑擱磚(13)，爐膛外貼有巖棉層(11)，高鋁硅酸鋁纖維(8)填充于爐膛(12)與爐殼(5)之間的空隙，石棉硅鈣板(20)緊貼于爐殼(5)鋼板的內(nèi)表面，爐口易碰撞部位采用重質(zhì)磚(9)砌筑，并設(shè)置金屬導(dǎo)向環(huán)(10)，爐膛上下面均由重質(zhì)磚(9)砌筑； 電熱元件選用Φ6πιπι電阻絲(15)繞制成螺旋狀安裝于爐膛內(nèi)墻上的擱磚(13)內(nèi)并用插板固定，電阻絲(15)引出棒(14)的連接采用漸過度電流的連接結(jié)構(gòu)； 爐罐包括罐體(19)，罐體(19)底部密閉焊接封頭(17)，封頭(17)與罐體(19)連接處焊接有封頭隔板(21)，罐體(19)上部焊接罐法蘭(4)，罐法蘭(4)下部與爐蓋(3)密封連接，罐法蘭⑷上部連接罐蓋(25)，罐蓋(25)中心安裝有電機(jī)(2)，電機(jī)⑵軸密封伸入罐蓋(25)，伸入罐蓋(25)的電機(jī)軸連接葉輪(6)，葉輪(6)下方有導(dǎo)流罩(7)連接罐蓋(25)，導(dǎo)流罩(7)中心開有通孔，封頭隔板(21)四周及中心開有通孔，封頭隔板(21)上放置有若干料架(18)，料架(18)中心開有通孔； 罐體(19)采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圓筒狀，封頭(17)采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法蘭⑷采用0Cr25Ni20，厚度35mm，爐罐焊后進(jìn)行打壓試驗(yàn)并做探傷實(shí)驗(yàn)，確保罐體室溫下耐壓彡0.4MPa ； 抽真空系統(tǒng)由電磁閥(I)和過濾器(23)組成，過濾器(23)用0Cr25Ni20耐熱鋼管作為過濾器外殼體； 真空監(jiān)測系統(tǒng)選用數(shù)顯真空壓力計(jì)(24)安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號(hào)輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時(shí)間ls，罐蓋(25)上裝有真空壓力表(24)； 溫度控制系統(tǒng)采用罐內(nèi)控溫，罐蓋(25)上開有通孔安裝熱電偶(16)。
【文檔編號(hào)】C23C10/14GK104388892SQ201410666707
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】張超, 胡華中, 龐學(xué)佳, 呂成林, 左桐, 劉繼偉, 潘宏偉, 李東明, 邱中輝, 劉洪達(dá), 周克家, 任大為, 張生龍, 董廷閣 申請(qǐng)人:哈爾濱廣瀚燃?xì)廨啓C(jī)有限公司