F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法技术

本发明专利技术提供了一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，解决了现有技术中透平叶片的长寿命热障涂层不能进行修复的技术问题。它包括下述步骤：（1）剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；（2）去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；（3）采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；（4）采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；（5）真空预处理：（6）时效处理：（7）热障涂层表面及冷却孔加工。本发明专利技术的设计特殊的热处理的制度，在不损失叶片基体寿命的同时确保了热障涂层的性能，叶片基体的870℃/370MPa持久性能能提升到原值的105%‑110%。

Repairing method of long life thermal barrier coating for F-class ground heavy duty gas turbine blades

【技术实现步骤摘要】
F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法
本专利技术涉及燃气轮机维修领域，具体涉及一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法。
技术介绍
某型F级地面重型燃气轮机透平进口温度高达1400℃、运行时间长达数万小时。经过一个检修周期(16000EOH)后，透平叶片(透平动叶和透平静叶)表面的热障涂层出现不同程度损伤(包括掉块、烧损、裂纹、退化等)，严重影响机组运行性能及安全。为满足机组使用性能要求、提供数万小时的安全运行保障，需对损伤的透平叶片热障涂层进行修复。目前国内的燃机轮机长寿命热障涂层研究工作主要集中在试验件研制试验阶段，未见运用于实际透平叶片的长寿命涂层修复案例。本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：1、现有技术中透平叶片的长寿命热障涂层不能进行修复。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，以解决现有技术中透平叶片的长寿命热障涂层不能进行修复的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术提供的一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，包括下述步骤：(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；(2)去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；(3)采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；(4)采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；(5)真空预处理：将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度≤1.0×10-3Pa，在温度为1070℃-1090℃保温2h-2.5h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；(6)时效处理：将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为840℃-860℃保温16h-18h，保温结束后空冷至室温；(7)热障涂层表面及冷却孔加工：将步骤(6)中进行时效处理后的透平叶片进行降低热障涂层面层表面粗糙度处理，并疏通透平叶片上的冷却孔。进一步的，在步骤(7)后还包括步骤(8)涂层厚度检测，具体为：采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度是否为0.5mm-0.6mm。进一步的，在步骤(8)后还包括步骤(9)水流通检查，具体为：检查冷却孔的疏通是否为100％。进一步的，所述步骤(1)中，剥离透平叶片上旧的热障涂层面层，具体为：采用吹砂法剥离旧的热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.3MPa-0.5MPa，距离140mm-160mm。进一步的，所述步骤(2)中，去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层，具体为：采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为18℃-22℃的盐酸溶液中42h-48h；然后将透平叶片冲洗干净。进一步的，所述步骤(3)中，采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层，具体为：粘接层材料选择CoNiCrAlY多元合金粉末，粘接层厚度为0.10mm-0.15mm。进一步的，所述步骤(4)中，采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8％Y2O3稳定的ZrO2粉末，面层厚度为0.40mm-0.45mm。进一步的，所述步骤(7)中，热障涂层表面及冷却孔加工，具体为：热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；冷却孔采用Ф1.0mm的金刚石打磨头疏通。进一步的，所述步骤(5)中的真空预处理，是将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为8.0×10-4Pa，在温度为1080℃保温2h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温。进一步的，所述步骤(6)中的时效处理，是将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为850℃保温16h，保温结束后空冷至室温。基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：(1)本专利技术提供的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，设计特殊的热处理的制度，在不损失叶片基体寿命的同时确保了热障涂层的性能。即先通过真空预处理在粘接层和面层之间形成致密的热氧化物生长层(TGO)；再经时效处理，能使涂层耐长时间氧化能力增强，且叶片基体的870℃/370MPa持久性能能提升到原值的105％-110％。(2)本专利技术提供的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，采用金刚石抛光布加工热障涂层，能提高热障涂层的表面质量，减少了附面层分离，且不损伤热障涂层的微观结构，解决了涂层硬度高难以加工且容易脆裂的难题。(3)本专利技术提供的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，将真空预处理与叶片稳定化处理工序(为保持叶片微观组织稳定进行的热处理工序)合并，减少了工序周期和成本。(4)本专利技术提供的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，将时效处理工序与真空预处理工序分离，使用空气炉代替真空炉，可降低生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1中所得的热障涂层金相图，使用光学显微镜拍摄，标尺100um；图2是本专利技术实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理+时效处理前的微观组织图，使用扫描电子显微镜拍摄，标尺1um；图3是本专利技术实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理+时效处理前的微观组织图，使用光学显微镜拍摄，标尺500um；图4是本专利技术实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理+时效处理后的微观组织图，使用扫描电子显微镜拍摄，标尺1um；图5是本专利技术实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理+时效处理后的微观组织图，使用光学显微镜拍摄，标尺500um。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。原料说明：CoNiCrAlY多元合金粉末采用苏尔寿美科生产的CoNiCrAlY多元合金粉末(Metco4700)。实施例1：1.1热障涂层的修复：某F级重型燃气轮机透平静叶经使用4.8万等效运行小时(EOH)后，叶片的叶背、缘板、进气缘出现了涂层掉块、涂层裂纹、涂层烧损。对该透平静叶的热障涂层进行修复，其具体步骤为：(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层：采用吹砂法剥离旧热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.4MPa，距离150mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：包括下述步骤：/n（1）剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；/n（2）去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；/n（3）采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；/n（4）采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；/n（5）真空预处理：/n将步骤（4）中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，/n在真空度≤1.0×10

【技术特征摘要】
1.一种F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：包括下述步骤：
（1）剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；
（2）去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；
（3）采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；
（4）采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；
（5）真空预处理：
将步骤（4）中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，
在真空度≤1.0×10-3Pa，在温度为1070℃-1090℃保温2h-2.5h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
（6）时效处理：
将步骤（5）中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为840℃-860℃保温16h-18h，保温结束后空冷至室温；
（7）热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤（6）中进行时效处理后的透平叶片进行降低热障涂层面层表面粗糙度处理，并疏通透平叶片上的冷却孔。


2.根据权利要求1所述的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：在步骤（7）后还包括步骤（8）涂层厚度检测，具体为：采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度是否为0.5mm-0.6mm。


3.根据权利要求2所述的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：在步骤（8）后还包括步骤（9）水流通检查，具体为：检查冷却孔的疏通是否为100%。


4.根据权利要求3所述的F级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（1）中，剥离透平叶片上旧的热障涂层面层，具体为：采用吹砂法剥离旧的热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.3MPa-0.5MPa，距离140mm-160mm。


5.根据权利要求4所述的F级地面重型燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冰雪，罗奎林，冯云彪，何勇，陈海生，杨秀恩，罗烽月，胡兵，
申请(专利权)人：中国人民解放军第五七一九工厂，
类型：发明
国别省市：四川;51