热喷涂技术在燃气轮机维修上应用


热喷涂技术在燃气轮机维修上应用

 

燃气轮机维修

燃气轮机发电正在成为中国发电行业的热点。今天,燃气轮机工业的发展水平已成为一个国家工业先进程度的重要标志。随着燃气轮机低污染排放技术不断发展,采用烧天然气的燃机及其联合循环已成为21世纪发电设备的新宠儿,如何攀登能源领域发展的新高峰,成为中国动力人的追求。解决重型燃机受制于人的问题,是国家的需要,也是所有中国动力人的梦想。长期以来西方发达国际严格控制对华的高技术出口,大功率燃机技术无疑是他们的重点保护对象,无论是新机组还是维修旧机,或是关键部件的制造与维修技术。

1 燃气轮机维修技术

 

1.1主要维修技术

航空派生型燃气轮机性能优异,技术先进,工艺结构复杂,对修理技术及工艺要求非常严格,返厂大修,其大修所使用的主要工艺技术包括7个方面:

1.1.1分解和装配技术

燃气轮机返厂维修首先要具备拆、装能力,做到在有效的同时避免对燃气轮机造成二次伤害,此项技术需要熟练的技术工人,并配备大量的专用工装。

1.1.2零部件清洗技术

清洗主要用于去除零件表面的附着物,包括:锈蚀层、氧化皮、脏物、积碳、油污、漆料和硅胶等,清洗效果达到零件检验及探伤的要求,清洗方法包括:有机溶液清洗、化学溶液清洗、蒸汽清洗、高压水清洗、吹砂清洗和振动光饰表面清理,经过清洗的零件需在烘干箱内干燥。

1.1.3检测技术

检测技术主要用于检测零件表面及内部的裂纹,包括目视检查、尺寸测量、荧光探伤、磁力探伤、涡流探伤和X光探伤等无损探伤技术。荧光探伤主要用于零件表面裂纹的检测;磁力探伤用于铁磁性零件表面及近表面裂纹检测;涡流探伤用于零件螺纹孔裂纹检测;X光探伤用于少量焊接维修件的缺陷检测。信号和图像处理技术的进展及系统的自动化,提高了检测能力及可靠性,能够估算零部件寿命,计算零部件检验间隔。近几年,在探测头微型化方面取得了巨大进步,大大提高了内窥监测技术的应用性。

1.1.4焊接技术

焊接技术主要有惰性气体保护焊、电子焊、等离子焊、线性焊、真空焊、激光焊、钎焊等。其中等离子弧焊,可以使所修理零件具有新件的性能,主要用于修理封严装置;钨极惰性气体焊用来堆焊刀刃型封严件,其热影响区极小;高技术钎焊用来钎焊镍钯合金、钴钎焊合金,使零件甚至比原来更耐磨;激光焊可以保证更高精度的测量,以便对连接区域的变形、直径和尺寸进行严格的控制。

1.1.5涂层技术

燃气轮机普遍使用高温涂层技术以达到提高性能、提高可靠性和延长使用寿命的目的。热端关键部件中,涡轮叶片表面使用热障涂层;叶片内腔使用抗氧化、抗热腐蚀涂层;涡轮环使用封严涂层;叶尖使用耐磨涂层。涂层的喷涂技术主要有真空、层流、超音速等离子喷涂和物理、化学气相沉积等。由于高温合金和叶片加工成本远高于涂层成本,因此在维修过程中,通过局部或全部退除涂层并修复,在保证叶片基材原有性能的情况下使用具有重要意义。

GE航空将富铬涂层在新加坡的维修厂使用后,叶片报废率减少了2%,铂铝涂层能够提高高温恶劣条件下叶片的可靠性,陶瓷涂层能够在高温下防止融盐浸蚀涂层基体。

1.1.6精加工技术

机械加工修理工艺包括:车削加工、镗铣加工和磨削加工等。车削加工主要用于封严圈等零件喷涂前后直径的加工和机匣壳体类零件法兰更换后的精密加工;镗铣加工主要用于零件孔、槽、凸台及轴颈等的修复加工;磨削加工主要用于零件表面电镀、喷涂等修复后的精密加工。

1.1.7试车技术

试车是燃气轮机维修至关重要的环节,是对燃气轮机修理效果的检测,直接影响燃机的使用。燃气轮机试车台的空气动力学设计能够实地模拟现场工况,还需要具备严格的噪声控制。

 

1.2 维修技术研发

研发维修技术的主要目的是不断降低燃气轮机寿命期费用,并能够恢复甚至提高燃气轮机的性能。鉴于此,OEM和维修企业对维修技术的研发非常重视,如GE航空每年在维修技术研发方面投入14000万美元,己经研发出的维修技术和方法多达15000多种,甚至一些零部件维修后的保修期提高了1倍,其主要专注于7个维修技术领域的研发,包括:发动机清洗、化学处理、检测方法、加工技术、焊接技术、采用冷金属气喷堆积技术进行材料修理和其他相关先进技术。

作为用户的汉莎航空公司开发维修技术的目的是处理频发故障、节约成本和提有效率。目前,在燃气轮机维修方面发展较快的还有3D打印技术和综合故障诊断技术等,而随着燃气轮机几何形状越来越复杂,将更多依靠机器人开展重复性的监测和修理工作。

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