【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、本公开的领域整体涉及旋转机械，并且更具体地，涉及与旋转机械一起使用的包括防侵蚀前缘的叶片。
2、至少一些已知的旋转机械包括联接到转子轴的至少一个转子组件。转子组件包括多个周向间隔开的叶片，这些叶片朝向固定壳体径向向外延伸，该固定壳体限定通过旋转机械的流动路径的一部分。多个固定导叶(喷嘴)以周向阵列联接到壳体，使得固定导叶径向向内延伸到流动路径中。固定导叶和旋转叶片以交替排布置，使得一排导叶和紧靠下游的一排叶片形成旋转机械的“级”。导叶将流引向下游的一排叶片，其中叶片从流中提取能量，由此产生驱动转子和/或附接负载(例如，发电机)所需的动力。例如但不限于，转子组件可以是蒸汽涡轮的一部分，或气体涡轮发动机的压缩机或涡轮区段的一部分。
3、至少一些已知的蒸汽涡轮从蒸汽流中提取功，以通过将由锅炉产生的高温高压蒸汽的能量通过引导蒸汽通过固定导叶和旋转叶片的各级而转换成旋转能量来发电。通常，蒸汽涡轮可包括高压区段、中压区段和低压区段。这些区段能够以串行流取向来布置，其中每个区段包括任何数量的级，这些级各自包括一排导叶和下游的一排叶片。每个涡轮级被设计成从引导通过流动路径的蒸汽提取有用功。流动通过流动路径的蒸汽使得叶片旋转地驱动转子，从而从蒸汽提取功。蒸汽逐渐膨胀并且蒸汽的温度和压力可逐渐降低。在各个涡轮区段之间，蒸汽可被再加热以在蒸汽从涡轮排气口排出之前在下一区段中做功。较高温度的蒸汽涡轮可产生更高的输出，因为蒸汽温度的升高增加了可用于提取的总能量。
4、当压力和温度变化时，蒸汽可能变湿，并
5、在蒸汽涡轮中，水滴形式的后级水分可在后级涡轮叶片中产生显著的侵蚀。通常，随着水滴的尺寸增大，由水滴引起的侵蚀量增大。后级叶片包括前缘，该前缘在操作期间形成叶片与流动路径的撞击区域。此类叶片的操作寿命周期可至少部分地受到叶片在前缘处的损坏或劣化的限制，该损坏或劣化由在涡轮操作期间引起的机械应力和/或热应力引起。
6、为了有利于减小此类应力的影响，至少一些叶片可包括在叶片的前缘上延伸的防护件。防护件可由抗侵蚀材料形成，诸如钴铬合金(诸如由宾夕法尼亚州拉特罗布(latrobe,pa.)的肯纳金属公司(kennametal inc.)以商标销售的那些)，其用作后级叶片中的侵蚀防护件。常规而言，通过多级工艺用侵蚀防护件对叶片进行改装，这不期望地增加了形成和/或修复叶片的复杂性。例如，包括防侵蚀前缘的叶片可通过如下方式形成：首先将叶片的叶片顶端部分从在叶片顶端部分与燕尾件之间延伸的翼型件部分分段，并且将单个抗侵蚀材料坯料焊接到保持在适当位置的每个分段部分。该分段部分随后被焊接在一起。最后，将抗侵蚀覆盖部分焊接到单个材料坯料的前部和叶片顶端部分。此类工艺是不利的，因为它们增加了制造和维修时间、停机时间成本以及其它操作效率低下的问题。另外，作为单个材料坯料焊接到叶片上的常规侵蚀防护件需要将坯料额外地加工成合适的几何形状。抗侵蚀材料的额外加工引入了额外的工艺复杂性，并且需要更大量的抗侵蚀材料以由坯料形成侵蚀防护件，这增加了成本并且引入了材料采购挑战。因此，需要解决上述问题的具有防侵蚀前缘的叶片以及制造具有防侵蚀前缘的叶片的方法。
技术实现思路
1、在一个方面，一种形成与涡轮叶片一起使用的侵蚀防护件的方法包括使用定向能量沉积(ded)系统来沉积填充材料层，该填充材料层限定上表面；使用ded系统在填充材料层的上表面上沉积抗侵蚀材料层，界面被限定在填充材料层与抗侵蚀材料层之间并具有上表面的形状；以及对填充材料层进行加工，以产生在基部端与前部之间延伸一定长度的侵蚀防护件，该侵蚀防护件具有抗侵蚀材料层、经加工的填充材料层和限定在抗侵蚀材料层与经加工的填充材料层之间的界面，侵蚀防护件的内表面由经加工的填充材料层限定，该经加工的填充材料层的尺寸和形状被设定成用于附接到涡轮叶片的前缘，界面和内表面中的每一者均延伸侵蚀防护件的长度。
2、在另一方面，一种形成防侵蚀涡轮叶片的方法包括提供与旋转机械一起使用的涡轮叶片，该涡轮叶片包括在涡轮叶片的根部与顶端之间延伸的翼型件，该翼型件包括压力侧和相对的吸力侧，压力侧和吸力侧中的每一者在前缘与后缘之间延伸。该方法还包括通过使用定向能量沉积(ded)系统沉积填充材料层来形成侵蚀防护件，该填充材料层限定上表面；使用ded系统在填充材料层的上表面上沉积抗侵蚀材料层，界面被限定在填充材料层与抗侵蚀材料层之间并具有上表面的形状；以及对填充材料层进行加工，以产生在基部端与前部之间延伸一定长度的侵蚀防护件，该侵蚀防护件具有抗侵蚀材料层、经加工的填充材料层和限定在抗侵蚀材料层与经加工的填充材料层之间的界面，侵蚀防护件的内表面由经加工的填充材料层限定，该经加工的填充材料层的尺寸和形状被设定成用于附接到涡轮叶片的前缘，界面和内表面中的每一者均延伸侵蚀防护件的长度。该方法还包括将侵蚀防护件的内表面附接到涡轮叶片的前缘，从而形成防侵蚀涡轮叶片。
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1.一种形成与涡轮叶片(300)一起使用的侵蚀防护件(326)的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)和沉积所述抗侵蚀材料层(422或330)各自包括使用电弧线材馈送DED系统、电子束线材馈送DED系统和激光线材馈送DED系统中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)包括沉积镍铬合金材料层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述抗侵蚀材料层(422或330)包括沉积钴铬合金层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)包括将所述填充材料层(402或328)沉积为使得所述上表面(416)具有与所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)的形状互补的形状。
6.根据权利要求1所述的方法，其中加工所述填充材料层(402或328)产生具有所述经加工的填充材料层(328)的所述侵蚀防护件(326)，所述经加工的填充材料层沿所述侵蚀防护件(326)的所述长度具有恒定的厚度。
7.根据权利要求
8.一种形成防侵蚀涡轮叶片(300)的方法，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)附接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)包括将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)包括激光焊、气体保护金属极电弧焊、电子束焊和钨极气体保护电弧焊中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)在不使用附加填充材料的情况下进行。
11.根据权利要求9所述的方法，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)在单个制造步骤中执行。
12.根据权利要求8所述的方法，其中凹入区域(318)形成于所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)中靠近所述顶端(316)，所述前缘(304)在所述凹入区域(318)处具有凹入表面(320)，并且将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)附接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)包括将所述内表面(336)附接到所述凹入表面(320)，使得所述侵蚀防护件(326)在所述凹入区域(318)上延伸。
13.根据权利要求12所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)包括将所述填充材料层(402或328)沉积为使得所述上表面(416)的所述形状与所述凹入表面(320)的形状互补，并且加工所述填充材料层(402或328)包括将所述填充材料层(402或328)加工为使得由所述经加工的填充材料层(328)限定的所述内表面(336)的尺寸和形状被设定成用于附接到所述凹入表面(320)，并且所述经加工的填充材料层(328)沿所述侵蚀防护件(326)的所述长度具有恒定的厚度。
14.根据权利要求8所述的方法，其中当所述侵蚀防护件(326)被附接到所述前缘(304)时，所述侵蚀防护件(326)在所述前缘(304)的一部分上延伸，并且沉积所述填充材料层(402或328)包括将所述填充材料层(402或328)沉积为使得所述上表面(416)具有与所述侵蚀防护件(326)被附接到所述前缘(304)时在其上延伸的所述前缘(304)的一部分的形状互补的形状。
15.根据权利要求8所述的方法，其中沉积所述抗侵蚀材料层(330)产生用于所述侵蚀防护件(326)的所述抗侵蚀材料层(330)的近净形状。
...【技术特征摘要】
1.一种形成与涡轮叶片(300)一起使用的侵蚀防护件(326)的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)和沉积所述抗侵蚀材料层(422或330)各自包括使用电弧线材馈送ded系统、电子束线材馈送ded系统和激光线材馈送ded系统中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)包括沉积镍铬合金材料层。
4.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述抗侵蚀材料层(422或330)包括沉积钴铬合金层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述填充材料层(402或328)包括将所述填充材料层(402或328)沉积为使得所述上表面(416)具有与所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)的形状互补的形状。
6.根据权利要求1所述的方法，其中加工所述填充材料层(402或328)产生具有所述经加工的填充材料层(328)的所述侵蚀防护件(326)，所述经加工的填充材料层沿所述侵蚀防护件(326)的所述长度具有恒定的厚度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中沉积所述抗侵蚀材料层(422或330)产生用于所述侵蚀防护件(326)的所述抗侵蚀材料层(330)的近净形状。
8.一种形成防侵蚀涡轮叶片(300)的方法，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)附接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)包括将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336)焊接到所述涡轮叶片(300)的所述前缘(304)包括激光焊、气体保护金属极电弧焊、电子束焊和钨极气体保护电弧焊中的至少一者。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述侵蚀防护件(326)的所述内表面(336...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·卡纳蒂，焦阳，孙长杰，J·M·萨萨泰利，A·波利，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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