本文介紹了一種水電機(jī)組現(xiàn)場修復(fù)和強(qiáng)化技術(shù),采用激光熔覆技術(shù)對水電機(jī)組過流部件進(jìn)行修復(fù)和表面強(qiáng)化。在水輪機(jī)常用材料馬氏體不銹鋼ZG06Cr13Ni5Mo基體表面采用激光熔覆方法制備鈷基耐蝕耐磨材料,熔覆層與基體呈良好的況金結(jié)合,耐蝕、耐磨性大幅度提高。水電站轉(zhuǎn)輪體、槳葉、轉(zhuǎn)輪室鋼板現(xiàn)場修復(fù)和強(qiáng)應(yīng)化應(yīng)用表明,該技術(shù)方法具有較好的應(yīng)用效果。 

【文章來源】：大電機(jī)技術(shù). 2020,(06)

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熔覆后外觀

2020.№6大電機(jī)技術(shù)57（b）熔覆層組織200倍王水腐蝕時(shí)間60s圖2熔覆層界面和熔覆金相圖片對激光熔覆后的試樣采用JMHVS-1000ZDP數(shù)顯顯微維氏硬度計(jì)按標(biāo)準(zhǔn)GB/T4342-1991《金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法》進(jìn)行顯微硬度測試，硬度測試結(jié)果見表3。測試點(diǎn)位置示意圖和結(jié)果如圖3所示。圖3硬度測試點(diǎn)位置示意圖表3熔覆試樣顯微硬度測試試樣1234567平均值(HV0.2)顯微硬度值（HV）245.1444.1548.7490.4512.6486.9483.4493.3251.3耐空蝕性能將ZG06Cr13Ni5Mo材料和在ZG06Cr13Ni5Mo表面激光熔覆的鈷基耐蝕耐磨合金材料，加工至統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)試樣，其中熔覆試樣保留0.5mm熔覆層厚度，按同一試驗(yàn)條件進(jìn)行測試。采用超聲加速空蝕試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行耐空蝕對比試驗(yàn)，觀察外觀形貌，稱重檢測，計(jì)算空蝕量。試驗(yàn)設(shè)備型號YPS17B-HB，超聲頻率20kHz，振幅90±10μm，水溫為室溫，試驗(yàn)時(shí)間0~20h，兩種試樣空蝕外觀效果如圖4所示。（a）基材1號試樣20h空蝕試驗(yàn)后外觀（b）熔覆1號試樣20h空蝕試驗(yàn)后外觀圖4兩種試樣空蝕外觀效果從對比試樣外觀形貌可以看出，基材試樣經(jīng)過20h加速空蝕試驗(yàn)后，表層呈現(xiàn)蜂窩狀空蝕孔，而激光熔覆試樣未見明空蝕現(xiàn)象。經(jīng)過加速空蝕試驗(yàn)20h后，激光熔覆試樣未檢測出明顯的質(zhì)量損耗�？瘴g試驗(yàn)記錄的質(zhì)量變化情冴見表4。表4空蝕試驗(yàn)記錄的質(zhì)量變化情況試樣0h質(zhì)量2h質(zhì)量8h質(zhì)量12h質(zhì)量16h質(zhì)量20h質(zhì)量空蝕量基材1號29.74g29.74g29.73g29.72g29.68g29.66g-0.08g基材2號29.73g29.73g29.72g2

MPa。這同時(shí)說明，熔覆層與基材界面的結(jié)合強(qiáng)度高于基材本身的抗拉強(qiáng)度，熔覆層與基材之間的結(jié)合強(qiáng)度大于622MPa，結(jié)合非常牢固，屬于有效的況金結(jié)合[8]。2水輪機(jī)組過流部件激光熔覆現(xiàn)場修復(fù)和表面強(qiáng)化應(yīng)用2.1轉(zhuǎn)輪室鋼板修復(fù)和強(qiáng)化2017年2~3月，對葛洲壩電站9號機(jī)組轉(zhuǎn)輪室下環(huán)鋼板進(jìn)行了激光熔覆修復(fù)和強(qiáng)化現(xiàn)場施工，取得了良好的效果和評價(jià)。該機(jī)組下環(huán)鋼板部位在長期使用的過程中因空蝕、磨蝕、銹蝕等共同作用導(dǎo)致尺寸減薄，表面同時(shí)存在嚴(yán)重的沖蝕坑、局部表層缺陷。修復(fù)前的狀態(tài)如圖6所示。以往出現(xiàn)嚴(yán)重的空蝕現(xiàn)象則整體更換新鋼板或采用傳統(tǒng)的手工堆焊手段修補(bǔ)。整體更換新鋼板成本高；手工堆焊表面精度差，人工工作量大，熱輸入過大易導(dǎo)致鋼板變形，形成空鼓，嚴(yán)重的空鼓將改變轉(zhuǎn)輪體與葉片的間隙，改變水輪機(jī)水力運(yùn)行特性，運(yùn)行時(shí)在嚴(yán)重的情冴下會損傷葉片。圖6中下環(huán)鋼板現(xiàn)場采用移動式現(xiàn)場修復(fù)設(shè)備對下環(huán)鋼板激光熔覆鈷基耐蝕耐磨材料，激光熔覆總面積19.2m2，平均涂層厚度為0.68mm。激光增材過程如果溫度梯度較大會引起熔覆組織變形和開裂[9]。該熔覆過程中，使用了兩種方法測量熔覆區(qū)域及附近溫度常第一種方法是在熔覆區(qū)域附近貼溫度片陣列，監(jiān)測該位置在熔覆過程中的最高溫度，測量范圍為70~100℃。第二種方法是采用紅外熱成像儀，能夠在時(shí)間上、空間上同時(shí)測量熔覆區(qū)域及附近溫度場，測量范圍為-20~350℃，圖7所示為熔覆過程中對熔覆區(qū)域的溫度梯度監(jiān)測情冴。100mm60mmR12mm4512.5mm15mm4mm

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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