專利名稱：燃氣輪機一級噴嘴修復工藝用檢測工裝及其修復工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃氣輪機一級噴嘴的維修與檢測技術，特別提供了燃氣輪機一種一級噴嘴的修復工藝和檢測工裝。
背景技術：
燃氣輪機是一種動力機械，它以某種液體或氣體作為工作介質(zhì)為其它機械設備提供動力。一級噴嘴是燃氣輪機的關鍵部件之一。其一級噴嘴精度等級高、制作工藝復雜、生產(chǎn)成本高、周期長。該類一級噴嘴的工藝條件苛刻，工作溫度在1000℃以上。
一級噴嘴的一般為高溫合金的精密鑄件。其葉片型線都是特殊設計的，有嚴格的質(zhì)量要求。所以一級噴嘴制造成本非常高昂，受國外知識產(chǎn)權的影響，目前國內(nèi)不能生產(chǎn)，所需零件需要進口，價格在500萬以上，制造周期也很長。
在運行中，一級噴嘴的工作環(huán)境差，由于工作溫度高，且機組起停頻繁，一級噴嘴受冷熱疲勞、熱沖擊等影響嚴重，在葉片表面產(chǎn)生裂紋；由于燃料介質(zhì)中的雜質(zhì)或意外因素受損傷，尤其是使用重油或原油做燃料的燃氣輪機，其內(nèi)部含有多種有害元素，使一級噴嘴受到腐蝕，嚴重的有掉塊現(xiàn)象。如果重新制造，從工期到成本都是用戶所無法承受的。因此，必須采取某種方式維修。
目前常用的維修方法為氬弧焊和真空釬焊。氬弧焊為冶金結(jié)合但它的熱影響區(qū)較大，易使基材發(fā)生相變；真空釬焊是非冶金結(jié)合，修復部位的結(jié)合強度較低。
修復后的一級噴嘴的葉片與設計制造的葉片有所不同，它產(chǎn)生了變形，其喉部位置是隨機的，原先的制造用檢測方法和工裝就不適用了。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種考慮到葉片變形的專用檢測工裝和一種基材不發(fā)生相變，修復部位的結(jié)合強度高的具有實效的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝。，本發(fā)明提供一種燃氣輪機一級噴嘴修復工藝用檢測工裝，其特征在于由噴嘴定位板3、底座8、基準座13、基準塊10和滾輪12組成；噴嘴定位板3用定位銷I1插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II2實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座8用螺栓I7固定在噴嘴上；基準座13通過螺栓II9與底座8連接，用定位銷III5定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV6實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊10的正面沿基準座13上的基準銷4移動；滾輪12通過連桿11與基準塊10連接。
本發(fā)明還提供一種燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，過程是1)噴嘴型線樣板制作；2)噴嘴的固溶熱處理，熱處理工藝為在1200～1500℃下保溫1～3小時，緩冷；3)缺損部位的激光熔覆修復熔池直徑為1～3mm，深度為0.1～0.2mm，加熱時間為0.001～0.1s，熔覆材料為與基體相適應的金屬粉；4)修形；5)噴嘴喉部尺寸檢測；6)噴嘴的時效處理，時效工藝為在950～1000℃下保溫4～6小時，快冷到500～560℃；其特征在于所述噴嘴喉部尺寸檢測是用塞尺測量檢測工裝的滾輪(12)與噴嘴各葉片間的間隙來確定噴嘴喉部尺寸；檢測工裝由噴嘴定位板(3)、底座(8)、基準座(13)、基準塊(10)和滾輪(12)組成；噴嘴定位板(3)用定位銷I(1)插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II(2)實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座(8)用螺栓I(7)固定在噴嘴上；基準座(13)通過螺栓II(9)與底座(8)連接，用定位銷III(5)定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV(6)實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊(10)的正面沿基準座(13)上的基準銷(4)移動；滾輪(12)通過連桿(11)與基準塊(10)連接。
本發(fā)明提供的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，其噴嘴型線樣板制作可以是以指定的3～5個位置的型線相對完好處為基準面進行的，型線樣板制作完成后。
本發(fā)明提供的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，其噴嘴的時效處理后進行噴涂熱障涂層。
本發(fā)明提供的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝及其修復工藝，其優(yōu)點在于實現(xiàn)了對現(xiàn)有技術中其他方法不易實現(xiàn)的對一級噴嘴的高強度結(jié)合的修復，而且本修復工藝適應性強、加工誤差小、熱變形小、規(guī)范性強、修復后的燃氣輪機一級噴嘴性能也明顯優(yōu)于其它方法，具有巨大的價值。
圖1為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝噴嘴定位板3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝噴嘴定位板3的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝噴嘴底座8和基準座13的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝噴嘴底座8和基準座13的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝噴嘴基準塊10和滾輪12的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝用檢測工裝檢測示意圖。
具體實施例方式
實施例1 一般損傷情況的一級噴嘴的修復工藝工藝步驟如下1、噴嘴型線樣板制作1)葉片選擇型面相對較好的噴嘴作為型線樣板制作的基準面；2)選擇適當?shù)拈g距，制作3～5個型線樣板；3)型線樣板制作完成后，對所有噴嘴的型線進行檢查；2、對噴嘴進行熱處理以消除零件應力；熱處理工藝為在1200～1500℃下保溫1～3小時，緩冷；3、激光熔覆1)對噴嘴的缺陷進行清理；2)對清理好的部位進行自動控制激光熔覆修復，激光熔覆熔池直徑為1～3mm、熔池深度約為0.1～0.2mm，加熱時間為0.001～0.1s，熔覆材料為與基體相適應的金屬粉；4、以型線樣板為標準對激光熔覆部位進行修磨；
5、利用專用工裝檢測噴嘴喉部尺寸所謂的喉部尺寸是指噴嘴的兩個葉片在其排氣邊處的最小尺寸。由于葉片的型面是空間流線型的，兩個葉片組成的截面從進氣到排氣又是漸縮的，舊噴嘴由于在使用時葉片的型面可能發(fā)生變形，所以維修過程中在測量喉部尺寸時必須在準確確定最小截面的位置同時進行測量。
檢測工裝(如圖1～5所示)由噴嘴定位板3、底座8、基準座13、基準塊10和滾輪12組成；噴嘴定位板3用定位銷I1插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II2實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座8用螺栓I7固定在噴嘴上；基準座13通過螺栓II9與底座8連接，用定位銷III5定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV6實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊10的正面沿基準座13上的基準銷4移動；滾輪12通過連桿11與基準塊10連接。
檢測時將工裝固定在噴嘴上，將基準塊10的正面沿基準座13上的基準銷4移動(如圖6所示)，用塞尺測量檢測工裝的滾輪12與噴嘴各葉片間的間隙來確定噴嘴喉部尺寸，準確確定最小截面的位置并測得噴嘴喉部尺寸；6、噴嘴無損探傷；7、噴嘴的時效處理，在950～1000℃下保溫4～6小時，快冷到500～560℃；8、噴涂熱障涂層。
實施例2 嚴重損傷的接觸一級噴嘴的修復工藝工藝步驟如下1、噴嘴型線樣板制作1)葉片選擇型面相對較好的噴嘴作為型線樣板制作的基準面；
2)選擇適當?shù)拈g距，制作3～5個型線樣板；3)型線樣板制作完成后，對所有噴嘴的型線進行檢查；2、對噴嘴進行熱處理消除應力；熱處理工藝為在1200～1500℃下保溫1～3小時，緩冷3、損傷嚴重的噴嘴排氣邊切除；4、制造一個新的噴嘴排氣邊；5、激光熔覆1)對噴嘴的缺陷進行清理；2)對清理好的部位進行自動控制激光熔覆修復，激光熔覆熔池直徑為1～3mm、熔池深度約為0.1～0.2mm，加熱時間為0.001～0.1s，熔覆材料為與基體相適應的金屬粉；6、新制造的噴嘴排氣邊與噴嘴原基體激光熔覆；7、以型線樣板為標準對激光熔覆部位進行修磨；8、利用專用工裝檢測噴嘴喉部尺寸，方法與實施例1相同；9、噴嘴無損探傷；10、噴嘴的時效處理，在950～1000℃下保溫4～6小時，快冷到500～560℃；11、噴涂熱障涂層。
權利要求
1.燃氣輪機一級噴嘴修復工藝用檢測工裝，其特征在于由噴嘴定位板(3)、底座(8)、基準座(13)、基準塊(10)和滾輪(12)組成；噴嘴定位板(3)用定位銷I(1)插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II(2)實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座(8)用螺栓I(7)固定在噴嘴上；基準座(13)通過螺栓II(9)與底座(8)連接，用定位銷III(5)定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV(6)實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊(10)的正面沿基準座(13)上的基準銷(4)移動；滾輪(12)通過連桿(11)與基準塊(10)連接。
2.一種燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，過程是1)噴嘴型線樣板制作；2)噴嘴的固溶熱處理，熱處理工藝為在1200～1500℃下保溫1～3小時，緩冷；3)缺損部位的激光熔覆修復熔池直徑為1～3mm，深度為0.1～0.2mm，加熱時間為0.001～0.1s；4)修形；5)噴嘴喉部尺寸檢測；6)噴嘴的時效處理，時效工藝為在950～1000℃下保溫4～6小時，快冷到500～560℃，熔覆材料為與基體相適應的金屬粉；其特征在于所述噴嘴喉部尺寸檢測是用塞尺測量檢測工裝的滾輪(12)與噴嘴各葉片間的間隙來確定噴嘴喉部尺寸；檢測工裝由噴嘴定位板(3)、底座(8)、基準座(13)、基準塊(10)和滾輪(12)組成；噴嘴定位板(3)用定位銷I(1)插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II(2)實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座(8)用螺栓I(7)固定在噴嘴上；基準座(13)通過螺栓II(9)與底座(8)連接，用定位銷III(5)定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV(6)實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊(10)的正面沿基準座(13)上的基準銷(4)移動；滾輪(12)通過連桿(11)與基準塊(10)連接。
3.按照權利要求2所述的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，其特征在于所述噴嘴型線樣板制作是以指定的3～5個位置的型線相對完好處為基準面進行的，型線樣板制作完成后。
4.按照權利要求3所述的燃氣輪機一級噴嘴的修復工藝，其特征在于所述噴嘴的時效處理后進行噴涂熱障涂層。
全文摘要
本發(fā)明提供燃氣輪機一級噴嘴修復工藝用檢測工裝，其特征在于由噴嘴定位板3、底座8、基準座13、基準塊10和滾輪12組成；噴嘴定位板3用定位銷I1插入噴嘴的安裝定位孔中實現(xiàn)周向定位，用定位銷II2實現(xiàn)噴嘴的徑向定位；底座8用螺栓I7固定在噴嘴上；基準座13通過螺栓II9與底座8連接，用定位銷III5定位于噴嘴葉片的排氣邊處，用定位銷IV6實現(xiàn)對噴嘴的徑向定位；基準塊10的正面沿基準座13上的基準銷4移動；滾輪12通過連桿11與基準塊10連接。修復工藝噴嘴型線樣板制作；固溶熱處理；缺損部位的修復修形；喉部檢測；時效處理。該工藝的優(yōu)點是加工誤差小、熱變形小、規(guī)范性強、修復后的噴嘴性能明顯優(yōu)越。
文檔編號G01B5/00GK1990167SQ200510130879
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2005年12月26日
發(fā)明者劉豫, 陳江, 李啟發(fā) 申請人:沈陽大陸激光技術有限公司