水轮机导叶0Cr13Ni5Mo轴颈磨损现场修复方法

摘要

本发明公开了一种水轮机导叶0Cr13Ni5Mo轴颈磨损现场修复方法，涉及水轮机导叶磨损修复技术。本方法是：①先将导叶轴颈磨痕两侧部分用工位器件包裹好；②对需要喷涂的磨痕部位用丙酮清洗进行除油处理；③对需要喷涂的磨痕部位进行喷砂、拉毛处理；④对需要喷涂的磨痕部位进行预热处理；⑤在导叶轴承磨痕部位基体上喷涂第一层具有良好自结合性质的复合粉末；⑥再喷涂第二层钴基包覆粉末；⑦进行后处理，采用角磨机打磨，使得涂层部位与轴颈未磨损部位一致。本方法能有效地对轴颈磨损进行修复；提高了轴颈的耐磨性和使用寿命；降低了轴颈磨损修复成本；适用于对0Cr13Ni5Mo轴颈磨损修复。

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机导叶磨损修复技术，尤其涉及一种水轮机导叶0Cr13Ni5Mo（是一种低碳马氏体高强不锈钢）轴颈磨损现场修复方法。

背景技术

导叶是水轮机的关键设备，价格昂贵，其性能直接影响水轮机的运行安全及寿命。磨损失效是各类轴承常见的失效模式之一，按磨损形式通常可分为最常见的磨粒磨损和粘着磨损。最初，我国水轮机导叶操作机构轴承采用的是油脂润滑轴承（加注黄甘油润滑），但该种润滑形式的缺点是润滑油脂流入河流会污染河水；为降低成本，减少油脂压送装置及其对装置的维护，我国大型水电机组水轮机导叶目前已逐渐采用固体镶嵌自润滑轴承。导叶在使用过程中，导叶轴套的摩擦、密封圈损坏致使沙粒进入轴套磨损、润滑石墨颗粒硬度偏大磨损等原因均会导致轴颈或轴颈表面材料的丧失而产生磨痕。轴颈磨损达到一定的程度可能影响到形状变化，配合间隙增大及工作表面形貌变化，因而使轴承丧失旋转精度乃至不能正常运转。

目前，国内针对水轮机导叶轴承磨痕深度超标处理方案有2种：1）返制造厂家处理，经过重新加工轴承、组装、平衡试验等达到修复目的；2）对导叶进行更换处理。这两种处理方案发生的成本大、工期长，影响检修工期，给电厂造成的直接及间接经济损失较大。因此如何修复这种磨损，尽量延长导叶的寿命，是我们面临的一个难题。

为延长导叶使用寿命，节约检修成本，缩短检修工期，需在检修现场能快速高效地对轴承磨损进行修复。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种水轮机导叶0Cr13Ni5Mo轴颈磨损现场修复方法，该方法是在表面制备两层复合涂层，能够对电站导叶表面磨损实施修复并进行有效保护。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

①先将导叶轴颈磨痕两侧部分用工位器件包裹好；

②对需要喷涂的磨痕部位用丙酮清洗进行除油处理，露出金属本色，确保没有灰尘和油脂；

③对需要喷涂的磨痕部位进行喷砂、拉毛处理；

④对需要喷涂的磨痕部位进行预热处理，预热温度为80～150°C；

⑤采用超音速喷涂设备在导叶轴承磨痕部位基体上喷涂第一层具有良好自结合性质的复合粉末NDG.Ni20Cr，该粉末粒度为-320～500目；

⑥再喷涂第二层钴基包覆粉末DG.WC-Co，该粉末粒度为-20/+15μm；

⑦进行后处理，采用角磨机打磨，使得涂层部位与轴颈未磨损部位一致。

本方法的工作机理：采用超音速火焰喷涂技术，是将气态或液态燃料与高压氧气混合后在特定的喷嘴中燃烧，产生的高温、高速的燃烧焰流被用来喷涂。首先对轴颈磨损的磨痕进行预处理后，采用超音速喷涂技术对磨痕分两层进行喷涂修复，最后对修复部位进行后处理，确保轴颈表面的平整度均匀一致。

    本方法具有下列优点和积极效果：

①能有效地对轴颈磨损进行修复；

②提高了轴颈的耐磨性和使用寿命；

③降低了轴颈磨损修复成本；

④适用于对0Cr13Ni5Mo轴颈磨损修复。

附图说明

图1为导叶轴颈磨损示意图；

图2为喷涂后示意图；

图3为喷涂后处理后示意图。

图中：

1—导叶；2—轴颈；3—磨痕。

具体实施方式

下面结合图1、2、3和实施例详细说明：

一、现场修复方法，按以下步骤实施：

①先将喷涂导叶1和轴颈2表面附近的非喷涂部位需要加以保护，可以用耐热的玻璃布屏蔽起来；

②对需要喷涂的磨痕3的部位（如图1）用丙酮清洗进行除油处理，露出金属本色，确保没有灰尘和油脂；

③对需要喷涂的磨痕3的部位进行喷砂、拉毛处理，目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应；

④对需要喷涂的磨痕3的部位进行预热处理，预热温度为80～150°C；

⑤喷涂工艺参数确定：设备选用ZB-2700；喷涂距离为180～220mm；里层喷涂粉末为DG.Ni20Cr，含量分别为Ni:78%～82%，Cr:18%-22%,Si＜0.9%，Fe＜1%；外层喷涂粉末为DG.WC-Co，含量为88%WC+12%Co；

⑥采用超音速喷涂设备在导叶轴承磨痕3的部位基体上喷涂一层具有良好结合性质的复合粉末NDG.Ni20Cr，该粉末粒度为-320～500目，送粉量为25～40g/min；

⑦再喷涂第二层钴基包覆粉末DG.WC-Co，该粉末粒度为-20/+15μm，送粉量为40～55g/min；

⑧涂层完24小时后（如图2）进行后处理，采用角磨机打磨，使得涂层部位与轴颈未磨损部位基本一致。

⑨采用#300、#600抛光片进行精磨，使得轴颈表面达到均匀一致（如图3）。

所述NDG.Ni20Cr的涂层厚度为0.04～0.07mm，涂层厚度的较佳值为0.06mm；

所述DG.WC-Co的涂层厚度为0.25～0.35mm，涂层厚度的较佳值为0.30mm。

    二、实验结果

超音速火焰喷涂技术修复轴颈磨损,能在轴颈表面形成金属合金涂层,该涂层与基体结合强度可达100Mpa，孔隙率<1.8%，具有均匀致密的结构，比较完整的保持了抗磨粒磨损的特性，有很好的机械力学性能，可以显著改善轴颈的使用性能。