燃氣輪機空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提出燃氣輪機空心渦輪葉片滲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。本實用新型具有如下有益效果：本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴散工藝，采用一步擴散法，基本原理是由擴散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴散形成擴散金屬或化合物。
【專利說明】燃氣輪機空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實用新型涉及熱能與動力工程領(lǐng)域，具體地說是一種燃氣輪機空心渦輪葉片滲Co-Al爐裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]隨著燃氣輪機技術(shù)的不斷發(fā)展，渦輪進口溫度也越來越高，這就要求燃機渦輪等熱端部件，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，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散的方法使葉片表面合金化形成擴散結(jié)合的耐高溫涂層，此種熱擴散涂層有一步和二步擴散法，本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴散工藝，采用一步擴散法，基本原理是由擴散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴散形成擴散金屬或化合物。
[0005]實用新型內(nèi)容:
[0006]本實用新型的目的在于提供一套能有效實現(xiàn)空心渦輪葉片表面Co-Al滲層的新型滲Co-Al爐裝置，滿足燃氣輪機在工況條件下對抗熱腐蝕性能的要求。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是:燃氣輪機空心渦輪葉片滲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罩；
[0008]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?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
Λ-Α-
鞏；
[0009]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)；。
[0010]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，電機軸密封伸入罐蓋25，伸入罐蓋的電機軸連接葉輪，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；
[0011]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，爐罐焊后進行打壓試驗并做探傷實驗，確保罐體室溫下耐壓彡0.4MPa ；
[0012]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；
[0013]真空監(jiān)測系統(tǒng)選用數(shù)顯真空壓力計安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時間ls，罐蓋上裝有真空壓力表；
[0014]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。
[0015]本實用新型具有如下有益效果:本新型滲Co-Al爐裝置的Co-Al滲層方法，屬于氣相金屬擴散工藝，采用一步擴散法，基本原理是由擴散金屬通過活化劑如鹵素或鹵族化合物活化，在真空或保護氣氛條件下，沉積到金屬表面并和基體合金反應(yīng)擴散形成擴散金屬或化合物。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1是本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]附圖2是附圖1的A-A剖面圖。
[0019]圖中1-電磁閥；2_電機；3_爐蓋法蘭；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，25-罐蓋。
[0020]【具體實施方式】:
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0022]由圖1結(jié)合圖2所示，燃氣輪機空心渦輪葉片滲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罩；
[0023]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；
[0024]電熱元件選用Φ 6mm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)；。
[0025]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2，電機2軸密封伸入罐蓋25，伸入罐蓋25的電機軸連接葉輪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；
[0026]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，爐罐焊后進行打壓試驗并做探傷實驗，確保罐體室溫下耐壓彡0.4MPa ；
[0027]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；
[0028]真空監(jiān)測系統(tǒng)選用數(shù)顯真空壓力計24安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時間ls，罐蓋25上裝有真空壓力表24 ；
[0029]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。
[0030]溫度控制系統(tǒng)采用罐內(nèi)控溫，控溫方式為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)控溫，由罐內(nèi)的主控儀表帶領(lǐng)兩個加熱區(qū)溫控儀表工作。串級調(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，它們分別編號為表1、表2、表3、表4,罐內(nèi)熱電偶信號輸入到表I,表I利用模擬發(fā)送功能將罐內(nèi)熱電偶信號傳給表2，表1、表2根據(jù)罐內(nèi)熱電偶信號計算出精確的PID參數(shù)輸出給罐外控溫相對應(yīng)的表3、表4，表3、表4輸出模擬信號至電力調(diào)整器，控制電熱元件工作，表1、表2帶485通訊接口，直接連接到群控計算機上?？販貎x表SRS13A (0.25級、PID自整定、32段可編程、帶485通訊接口)可根據(jù)各種工藝的實際情況在儀表的菜單上對溫度的報警值、報警方式、溫度上下限值等進行設(shè)定和選擇。
[0031]監(jiān)控、超溫報警表采用數(shù)字溫控儀表。由于采用了獨立的熱電偶作為監(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> [0032]系統(tǒng)還具有聲光報警功能，配有自動切斷電源功能，使設(shè)備運行安全可靠。
[0033]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、控制及多點實際的溫度，同時記錄爐內(nèi)壓力的情況，記錄紙寬為180mm，溫度記錄精度彡4°C /mmD
[0034]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、超溫報警和系統(tǒng)校驗，另外2支為單芯熱電偶，分別在罐外對加熱元件進行控制和報
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目O
[0035]電加熱執(zhí)行機構(gòu)選用無觸點、無火花、無動作噪音的固態(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)手動加大加熱功率，爐子散熱少的部分可以適當(dāng)手動減少加熱功率，這樣可使井式爐上下溫度場均勻，達到理想的爐溫均勻性。
[0036]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/自動轉(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】
1.一種燃氣輪機空心渦輪葉片滲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(2)，電機⑵軸密封伸入罐蓋(25)，伸入罐蓋(25)的電機軸連接葉輪(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，爐罐焊后進行打壓試驗并做探傷實驗，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(24)安裝在過濾器前端管道上，帶485通訊接口，模擬信號輸出，控制精度< 1%，響應(yīng)時間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】C23C10/14GK204174264SQ201420699857
【公開日】2015年2月25日 申請日期: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, 周克家, 任大為, 張生龍, 董廷閣 申請人:哈爾濱廣瀚燃氣輪機有限公司