具有涂层的法兰螺栓孔及其形成方法技术

提供了修复法兰螺栓孔的方法以及由此产生的法兰螺栓孔。该方法和产品包括掺入包含耐腐蚀层的涂层系统，该涂层系统可通过电阻插塞焊接，浆料或溶胶‑凝胶工艺，或热/冷喷涂工艺形成。耐腐蚀层可以是超合金或陶瓷材料，并且不同于法兰螺栓孔的基底材料。通过使用涂层系统可减少或防止法兰螺栓孔的腐蚀。

The bolt hole of flange with coating and its forming method

The method for repairing flange bolt holes and the resulting flange bolt holes are provided. The method and product include incorporation of a coating system containing a corrosion resistant coating, which can be formed by resistance plug welding, slurry or sol gel process, or thermal / cold spraying process. The corrosion resistant layer can be superalloy or ceramic material, and is different from the base material of flange bolt hole. Corrosion of flange bolt holes can be reduced or prevented by using a coating system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有涂层的法兰螺栓孔及其形成方法
本专利技术的实施例大体涉及修复腐蚀的法兰，特别是修复航空燃气涡轮发动机的法兰螺栓孔。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常包括用于压缩空气的压缩机。压缩机包括围绕轴旋转的一系列叶片。压缩空气与燃料混合并导通至燃烧器，在燃烧室内将混合物点燃以产生热燃烧气体。燃烧气体被导通至涡轮。燃气涡轮发动机的涡轮区段包括转子轴和一个或多个涡轮级，每个涡轮级通过轴安装或以其他方式承载的涡轮盘(或转子)和安装到盘的周边并从盘的周边径向延伸的涡轮叶片。涡轮组件通常通过膨胀由燃料燃烧产生的热压缩气体来生成旋转轴动力。燃气涡轮斗或叶片通常设计成翼型形状，以使流动气体的热能和动能转换成转子的机械旋转。压缩机和燃烧室通常采用由螺栓连接的两个相邻法兰连接。高压压缩机(HPC)壳体中的法兰通常由马氏体不锈钢制成，其在有氯离子存在的冷凝条件下易于腐蚀。如果部件处于温度稍高的腐蚀性环境中，则问题更严重，这在飞机起飞或降落期间的压缩机区段中很常见。点腐蚀特别常见。腐蚀坑一旦形成，就会促使部件产生应力集中，因此需要修复过程来修复受损区域。目前的修复方法采用铰孔(reaming)工艺来冲刷这些坑，不超过允许的孔的极限尺寸，以及使用基于铝浆料的涂层的方法。然而，基于铝浆料的涂层是牺牲性的涂层，并且可能一段时间后会失去其功效。此外，牺牲层腐蚀过程中发生的还原反应可能导致氢的产生，在不利的操作条件下这可能导致氢脆化。如果坑很深，并且如果需要冲刷超出允许设计极限的更多材料，那么目前，通过利用马氏体不锈钢插塞进行焊接并重新钻孔到原始尺寸来处理这种情况。尽管这种方法在修复方面效果良好，但修复并不能消除下一次操作循环中部件形成坑的倾向，因此坑再次出现时必须要重复修复。因此，在本领域中需要一种修复受损法兰螺栓孔的改进方法。
技术实现思路
本专利技术的方面和优势将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本专利技术来得知。本专利技术大体提供了一种修复的法兰螺栓孔，修复的法兰螺栓孔包括：法兰，该法兰限定法兰螺栓孔，该法兰螺栓孔具有表面，该法兰包括基底材料；布置在法兰螺栓孔表面上的涂层系统，其中涂层系统包括耐腐蚀层，该层是与基底材料不同的材料。在某些实施例中，耐腐蚀层包括镍基超合金，超奥氏体不锈钢或其组合，并且在一些实施例中，耐腐蚀层包括陶瓷材料。例如，在一些实施例中，耐腐蚀层包括二氧化钛，氧化铬，氧化铝或其组合。在某些实施例中，涂层系统进一步包括布置在耐腐蚀层下面的铝层。在一些实施例中，涂层系统具有约100至约400微米的厚度，在一些实施例中，涂层系统具有约10至约100微米的厚度。在某些实施例中，基底材料包括不锈钢，例如马氏体不锈钢。在一些实施例中，涂层系统具有小于约5％的孔隙率。在一些实施例中，法兰螺栓孔包括具有深度和直径的圆形开口，并且沿着燃气涡轮发动机中的高压压缩机布置。本专利技术的各方面还涉及一种修复法兰螺栓孔的方法，该法兰螺栓孔具有表面并包括基底材料，该方法包括对法兰螺栓孔进行铰孔以去除法兰螺栓孔中的腐蚀材料，以及对法兰螺栓孔的表面施加涂层系统，其中涂层系统包括耐腐蚀层，并且该层是与基底材料不同的材料。在一些实施例中，耐腐蚀层包括镍基超合金，超级奥氏体不锈钢或其组合，在一些实施例中，耐腐蚀层包括陶瓷材料，例如二氧化钛，氧化铬，氧化铝或其组合。在某些实施例中，对法兰螺栓孔的表面施加涂层系统的步骤包括对法兰螺栓孔的表面施加铝浆料。在某些实施例中，涂层系统的施加厚度为约100至约400微米，并且在一些实施例中，涂层系统的施加厚度为约10至约100微米。在某些实施例中，基底材料包括不锈钢，例如马氏体不锈钢。在一些实施例中，对法兰螺栓孔施加涂层系统的步骤包括电阻焊接具有耐腐蚀材料的插塞以填充法兰螺栓孔并在插塞中钻孔以重新形成表面上布置有形成涂层系统的填充材料的法兰螺栓孔，而在某些实施例中，对法兰螺栓孔施加涂层系统的步骤包括通过热喷涂，冷喷涂或其组合施加作为浆料的涂层系统。参考以下描述和所附权利要求书，将更好地理解本专利技术的这些及其他特征、方面和优势。并入并构成该说明书的一部分的附图示出本专利技术的实施例，并同描述一起用来说明本专利技术的原理。附图说明针对本领域普通技术人员，参考附图，在说明书中阐述本专利技术的包括其最佳模式的全面且能实现的公开，其中：图1是根据本公开的一个实施例的示例性法兰的示意性横截面视图；图2是根据本公开的一个实施例的示例性法兰的示意性横截面视图；图3a-3c是根据本专利技术的一个实施例的示例性法兰螺栓孔和涂覆法兰螺栓孔的方法的示意性横截面视图；图4是根据本公开的一个实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图；图5是根据本公开的一个实施例的用于高压压缩机的法兰的示意性横截面视图；和图6是根据本公开的一个实施例的涂覆法兰的示例性方法的流程图。本说明书和附图中重复使用参考字符旨在表示本专利技术的相同或类同的特征或元件。具体实施方式现将详细参考本专利技术的实施例，其一个以上示例图示在附图中。每个示例通过解释本专利技术的方式提供，而不应是限制本专利技术。事实上，对于本领域技术人员来而言，显然，在不偏离本专利技术的范围或精神的情况下，可以在本专利技术中进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本专利技术旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变型。在本公开中，当层被描述为在另一层或基板“上”或“上方”时，应理解为这些层可以彼此直接接触或者在层之间具有另一层或特征，除非另有明确规定。因此，这些术语仅仅描述了层彼此的相对位置，并不一定意味着“在顶部”，因为上或下的相对位置取决于设备相对于观察者的方向。在本公开中使用常见化学缩写来讨论化学元素，例如通常在元素周期表中找到的化学元素。例如，氢由其常见的化学缩写H表示；氦以其常用的化学缩写He表示；等等。本文通常提供一种涂层系统，特别是用于修复腐蚀的壳体法兰的涂层系统，以及形成这种涂层系统的方法。该涂层系统防止或减少底层金属部件的腐蚀的发生。与现有修复方法相反，该涂层系统提供了腐蚀屏障作用，因此减少了部件腐蚀的发生。涂层系统是一种经济有效的修复和保护金属部件的方法。涂层系统可以减少后续热处理的需要(在现有的工艺中可能需要并且往往是强劳动的)。涂层系统提供了一种减轻法兰螺栓孔的电腐蚀和/或坑腐蚀的方法。如本文所用，法兰螺栓孔通常定义为具有深度和直径的大致圆形的开口或空隙，其布置在法兰中并构造成与螺栓配合以将法兰固定到相邻法兰上。法兰螺栓孔由法兰的表面定义。法兰可沿部件布置，以将部件固定到相邻部件上。例如，在一些实施例中，涂层系统尤其适用于航空发动机中高压压缩机(HPC)壳体的法兰。涂层系统可为局部腐蚀问题提供永久和一次性修复。涂层系统可通过各种工艺施加，例如焊接，浆料/溶胶-凝胶工艺，热/冷喷涂工艺或它们的组合，并且这些工艺可在对损坏的螺栓孔进行初始清理之后进行，以去除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复的法兰螺栓孔，其特征在于，包括：/n法兰，所述法兰限定法兰螺栓孔，所述法兰螺栓孔具有表面，所述法兰包括基底材料，/n涂层系统，所述涂层系统设置在所述法兰螺栓孔的所述表面上，/n其中所述涂层系统包括耐腐蚀层，其中所述耐腐蚀层包括与所述基底材料不同的材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170206 US 15/425,2571.一种修复的法兰螺栓孔，其特征在于，包括：
法兰，所述法兰限定法兰螺栓孔，所述法兰螺栓孔具有表面，所述法兰包括基底材料，
涂层系统，所述涂层系统设置在所述法兰螺栓孔的所述表面上，
其中所述涂层系统包括耐腐蚀层，其中所述耐腐蚀层包括与所述基底材料不同的材料。


2.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述耐腐蚀层包括镍基超合金、超奥氏体不锈钢或其组合。


3.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述耐腐蚀层包括陶瓷材料。


4.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述耐腐蚀层包括二氧化钛、氧化铬、氧化铝或其组合。


5.根据权利要求4所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述涂层系统进一步包括设置在所述耐腐蚀层下方的铝层。


6.根据权利要求2所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述涂层系统具有约100至约400微米的厚度。


7.根据权利要求5所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述涂层系统具有约10至约100微米的厚度。


8.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述基底材料包括不锈钢。


9.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述涂层系统具有小于约5％的孔隙率。


10.根据权利要求1所述的修复的法兰螺栓孔，其特征在于，其中所述法兰螺栓孔包括具有深度和直径的圆形开口，并且沿着燃气涡轮发动机中的高压压缩机设置。


11.一种修复...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴拉·斯里尼瓦桑·帕塔萨拉蒂，古鲁普拉萨德·孙达拉扬，埃文·贾勒特·多利，莱昂纳多·阿杰德斯塔金，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US