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增材制造赋能优,描绘电力行业新愿景
来源: | 作者:辉锐集团 | 发布时间: 2023-07-12 | 682 次浏览 | 分享到:

伴随社会经济的不断发展,节能减排、温室气体排放控制和大气污染防治成为了当下需要重视的问题。水力作为无公害、无污染的发电新能源,为电力行业做出了巨大贡献。

水电过流部件的主要失效形式是气蚀,气蚀可使水轮机过流部件表面上产生鱼鳞坑或表面呈海绵状,破坏了表面原有的绕流条件。严重时将影响水轮机安全运行,特别是转轮和叶片。

针对气蚀,常见传统修复和强化方法主要是手工堆焊、火焰喷涂碳化钨涂层以及人工涂抹环氧涂层。此类方式存在劳动强度大,现场粉尘、噪声等污染严重,涂层与基体为物理结合,结合强度有限,超过强度极限及有限期均存在脱落,热影响区大,变形量大等问题。



辉锐开创性开发出采用钴基耐蚀耐磨合金粉末材料,在马氏体不锈钢表面进行激光熔覆制备出无组织缺陷、呈况金结合的表面涂层的工艺技术,已成功应用于大型水电机组,为水轮机过流部件修复和强化,取得良好的效果。


电站中环钢板、桨叶等过流部件的现场激光熔覆


耐气蚀性能测试

  将ZG06Cr13Ni5Mo材料和在ZG06Cr13Ni5Mo表面激光熔覆的钴基耐蚀耐磨合金材料,加工至统一标准试样,其中熔覆试样保留0.5mm熔覆层厚度,按同一试验条件进行测试。采用超声加速气蚀试验机进行耐气蚀对比试验,观察外观形貌,称重检测,计算气蚀量。试验设备型号YPS17B-HB,超声频率20KHZ,振幅90±10μm,水温为室温,试验时间0-20h。

从对比试样外观形貌可以看出,基材试样经过20h加速气蚀试验后,表层呈现蜂窝状气蚀孔,而激光熔覆试样未见明气蚀现象。经过加速气蚀试验20小时后,激光熔覆试样未检测出明显的质量损耗。


                                              基材1#试样20h气蚀                                                     熔覆1#试样20h气蚀
                                                   试验后外观                                                                 试验后外观


金相、硬度测试

试验设备采用成都青石激光自主研发的移动式现场修复系统,该系统主要包括:4KW半导体光纤耦合激光器、激光器冷却水机、高精度6轴工业机器人、自动送粉器和软件控制系统。


熔覆试样显微硬度测试


熔覆后外观

熔覆层界面和熔覆金相图



熔覆修复案例


                                    推力瓦巴氏合金增材修复                                                 转轮室钢板修复和强化

                                           转轮叶片表面强化                                                           底环现场修复

 


激光金属增材制造技术在热电领域的应用

汽轮发电机组在运行中由于油质不洁或断油烧瓦原因,会造成转子轴颈磨损,轻则出现轴面研痕,重则出现大面积深沟、表面缺损,不仅造成轴承温度升高、振动增大,有时甚至引发乌金瓦碾压裂纹、脱胎等事故:对于发电机密封瓦处的轴颈磨损,还会影响密封油的严密性,引起发电机漏氢,埋下火灾隐患,严重的氢压下降,影响发电机出力。

有励磁系统的发电机集电环由于出厂时的加工质量问题,或长期受电刷磨擦造成磨损,使集电环表面园度变坏,导致炭刷消耗加快,有时会造成跳火或环火,严重时会引弧烧坏炭刷架,甚至烧坏集电环。


电力输送高导电材料涂层

 铝表面制备导电银层,可以有效减少其接触电阻,提高导电性能。电镀银是导电银层制备最普遍的方式,但电镀银结合强度低,使用寿命短,且电镀银过程中会给环境造成较大的影响。


辉锐的激光熔覆银技术具有以下优势

1、激光熔覆银层导电性能优于电镀银层,减少电力输送过程中的电损耗;

2、激光熔覆银层与铝基体冶金结合,彻底解决起皱、脱壳问题,且厚度大于电镀银层,使用质量稳定可靠,寿命更长;

3、激光熔覆银层绿色环保,对环境无污染;

4、可对工件进行现场处理,避免繁杂的拆装工作,节约维修成本。


                                                     修复前                                                                        修复中

                                                    修复后                                                                   修复后金相图



电厂主轴损伤常见修复工艺对比




熔覆修复案例


叶片修复

                                         承缸修复                                                                   燃气机涡轮叶片工艺填充

                                       损伤情况                                               随型机加                                           激光熔覆






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