一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，主要包括可抽真空爐體、氣體供給控制系統、真空及尾氣處理系統。本實用新型由涂層清除和再涂覆兩道工藝系統組成，兩道工藝系統既可獨立工作，如僅進行葉片內、外表面涂層清洗或者內表面涂層制備；也可組合工作，如進行服役葉片的內表面涂層清除與再涂覆一體化修復。本實用新型結構簡單，操作靈活、方便，尾氣處理能力強，無污染，生產效率高，能夠滿足葉片內孔道表面涂層修復要求。
【專利說明】
一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備
技術領域
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[0001]本實用新型涉及化學氣相沉積設備領域，具體涉及一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備。
【背景技術】
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[0002]燃氣輪機燃氣透平葉片表面涂層的清除與再涂覆技術對于葉片制造與透平葉片修復具有重要的意義。一方面，在涂層制造過程中，基體合金微小的冶金缺陷、涂層厚度或化學成分的超標等都會造成葉片涂層質量不合格，但是，高溫合金制造成本高、葉片形狀復雜等客觀原因導致葉片的加工費用遠高于涂層制造費用，若僅因涂層質量不合格而報廢葉片會造成很大的經濟浪費，因此，對涂層不合格葉片的返工或返修是十分必要的；另一方面，燃氣透平葉片在高溫燃氣、內孔道氣流沖刷和熱應力循環作用下，葉片表面涂層會出現高溫氧化、腐蝕、鼓包、剝落等失效形式，或在服役過程中遭到意外損傷，都需要對葉片及涂層及時進行修復，以便葉片重新投入使用。
[0003]燃氣輪機燃氣透平葉片表面涂層的清除和再涂覆可能會引起葉片從尺寸到結構性能的很多變化，這些變化將影響燃氣輪機的性能，甚至會危及安全。因此，必須對涂層的清除和再涂覆工藝及設備進行認真深入地研究。目前，關于葉片涂層清除的方法很多，如噴砂、砂紙打磨、高壓水等物理清除方法，化學溶液清洗、鹵化物清洗、電解等化學清除方法；關于葉片涂層涂覆，特別是燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層的涂覆方法有固體粉末法、料漿法以及化學氣相沉積法等。涂層修復方法雖多種多樣，但通常都是以上兩道工藝在不同的設備或裝置中獨立進行，花費成本較高、工藝時間較長，針對涂層清除與再涂覆的一體化修復設備鮮有報道。
【實用新型內容】:
[0004]本實用新型的目的是提供一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，該設備結構簡單，操作方便，無污染、生產效率高，能夠滿足透平葉片內孔道表面涂層制造和修復的工業化生產要求。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案予以實現:
[0006]—種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，包括可抽真空爐體、氣體供給控制系統、真空及尾氣處理系統;其中，
[0007]可抽真空爐體的周向及頂端由外至內依次為爐外保溫材料層、外爐殼、耐火材料襯里和加熱器，可抽真空爐體的底部設置有用于密封的密封底盤，可抽真空爐體內設置有可拆卸不銹鋼內膽，密封底盤上設置有與可拆卸不銹鋼內膽相連通的進氣管道和出氣管道，可拆卸不銹鋼內膽內設置有導氣支座，導氣支座上設置有若干個導氣孔，導氣支座與可拆卸不銹鋼內膽內的上方形成涂層修復區，進氣管道的出氣端位于導氣支座與可拆卸不銹鋼內膽內的下方形成的空腔內，出氣管道的進氣端穿過導氣支座伸入至涂層修復區內，出氣管道的出氣端與真空及尾氣處理系統相連通，氣體供給控制系統分別與進氣管道和出氣管道相連通。
[0008]本實用新型進一步的改進在于:密封底盤與可抽真空爐體的底部之間還設置有O型密封圈。
[0009]本實用新型進一步的改進在于:可拆卸不銹鋼內膽通過放置在密封底盤上的固定底座設置在可抽真空爐體內。
[0010]本實用新型進一步的改進在于:進氣管道的出氣端周向是設置有熱輻射屏蔽板。
[0011]本實用新型進一步的改進在于:進氣管道的出氣端設置有盤狀進氣管道。
[0012]本實用新型進一步的改進在于:每個導氣孔的周向上設置有可拆卸不銹鋼外殼。
[0013]本實用新型進一步的改進在于:可抽真空爐體的底部以及密封底盤的底部均設置有地面支撐座。
[0014]本實用新型進一步的改進在于:真空及尾氣處理系統包括依次連接的多層過濾器、真空系統、堿液過濾器以及放空燃燒結構，出氣管道的出氣端通過水平管道與多層過濾器相連。
[0015]本實用新型進一步的改進在于:氣體供給控制系統包括高純Ar瓶、高純出瓶、高純HF氣瓶、高純HCl氣瓶和CO2氣瓶;其中，高純HF氣瓶的周向上設置有水循環控溫系統，高純Ar瓶的出口、⑶2氣瓶的出口以及高純HF氣瓶的出口均與進氣管道的進氣端相連，高純HF氣瓶的出口、高純H2瓶的出口和高純HCl氣瓶的出口均與氣體混合罐的進氣口相連，氣體混合罐的出氣口與氯化鋁氣體生成器的進氣口相連，氯化鋁氣體生成器的出氣口與進氣管道的進氣端相連，且氯化鋁氣體生成器內設置有Al金屬顆粒床。
[0016]本實用新型進一步的改進在于:高純Ar瓶的出口管道上、CO2氣瓶的出口管道上、高純H2瓶的出口管道上和高純HCl氣瓶的出口管道上均設置有氣體減壓閥和質量流量計，高純HF氣瓶的出口管道上設置有HF氣體流量計，氣體混合罐的出氣口管道上設置有電磁開關，氯化鋁氣體生成器的出氣口管道上設置有數顯流量調節閥。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有如下的優點:
[0018]I)、本實用新型提供的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，可實現葉片內孔道表面涂層清除與再涂覆一體化，同時保證葉片外表面不受破壞。
[0019]2)、本實用新型提供的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，結構簡單、運行操作方便，可有效控制尾氣中有害氣體對設備的損壞和環境的污染，縮短批量生產周期，滿足工業化生產和環保的要求。
【附圖說明】
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[0020]以下參考附圖是對具體實施例的詳細描述，將會更好地解釋本實用新型的內容與特點，其中:
[0021]附圖1是本實用新型結構示意圖。
[0022]附圖2是氣體供給控制系統流程圖。
[0023]其中:1.可抽真空爐體;2.耐火材料襯里;3.加熱器;4.可拆卸不銹鋼內膽;5.固定底座;6.涂層修復區；7.氣體供給控制系統;8.進氣管道;9.導氣支座；10.可拆卸不銹鋼外殼；11.盤狀進氣管道;12.熱輻射屏蔽板;13.密封底盤；14.0形密封圈；15.出氣管道;16.水平管道；17.多層過濾器；18.真空系統；19.堿液過濾器；20.放空燃燒結構；21.高純Ar瓶；22.高純出瓶;23.高純HF氣瓶;24.高純HCl氣瓶;25.CO2氣瓶;26.氣體減壓閥；27.質量流量計；28.水循環控溫系統；29.HF氣體流量計;30.氣體混合罐;31.電磁開關;32.氯化鋁氣體生成器;33.Al金屬顆粒床;34.數顯流量調節閥。
【具體實施方式】
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[0024]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0025]在圖1的實施例中，本實用新型的設備包括:一個可抽真空爐體I，一個氣體供給控制系統7，以及一個真空及尾氣處理系統。
[0026]本實用新型的可抽真空爐體I的立式方形爐膛的耐火材料襯里2周圍均勻分布有加熱器3，加熱器3與可抽真空爐體I聯體安裝，保證爐內加熱的均勻性。可抽真空爐體I內設置可拆卸不銹鋼內膽4，可拆卸不銹鋼內膽4通過固定底座5非全密封至可抽真空爐體I內，將爐體內腔隔離出涂層修復區6，內置熱電偶圖中未顯示由可抽真空爐體I底部進入涂層修復區6，將實測溫度傳遞給控溫系統圖中未顯示，不屬于本【實用新型內容】，防止由于真空造成的溫差。涂層修復區6內配置有與氣體供給控制系統7相連接的進氣管道8，反應氣體通過進氣管道進入涂層修復區6。葉片通過其下端的進氣孔固定在導氣支座9上，保證了通氣時有足夠的反應氣體通過葉片內孔道。葉片外表面借助可拆卸不銹鋼外殼10，避免與反應氣體接觸而遭到破壞，可拆卸不銹鋼外殼10內填充易清洗、耐高溫的高粘度泥漿材料。涂層修復區6內的進氣管道為盤狀進氣管道11，進氣孔在管道下部，可防止反應過程中生成的粉末狀產物阻塞進氣孔，固定支座5上方安裝有多層熱輻射屏蔽板12，用于反射熱輻射，達到爐體保溫的效果。可抽真空爐體I外借助密封底盤13與壓緊耐氟化氫氣體腐蝕、耐高溫的O形密封圈14全密封。固定底座上設置有出氣管道15，出氣管道15通過水平管道16與真空及尾氣處理系統相連接。真空及尾氣處理系統通過聚丙烯材料管道依次連接多層過濾器17、真空系統18、堿液過濾器19以及放空燃燒結構20。可抽真空爐體I外的進氣管道8與出氣管道15外表面均安裝有加熱保溫套，防止反應氣體與尾氣中的氯化鋁氣體在溫度低于180°C時冷凝阻塞管道。
[0027]在圖2的實施例中，本實用新型的氣體供給控制系統7主要包括:高純Ar瓶21、高純H2瓶22、高純HF氣瓶23，高純HCl氣瓶24以及氣態反應物CO2氣瓶25。系統通過氣體減壓閥26和質量流量計27精確控制Ar、H2、HCl及C02等氣體流量，通過水循環控溫系統28和HF氣體流量計29精確控制HF氣體流量。在涂層清除工藝過程中，出與冊氣體以一定比例通過進氣管道8進入涂層修復區6;在涂層再涂覆工藝過程中，出與此丨氣體以一定比例進入氣體混合罐30，混合罐30通過電磁開關31連接氯化鋁氣體生成器32，生成器內設置有Al金屬顆粒床33，氯化鋁氣體通過數顯流量調節閥34連接進氣管道8。氣態反應物CO2以一定的流量通過管道16上進入尾氣處理系統，與未反應的氯化鋁氣體反應生成固態顆粒物。氣態反應物不僅限于CO2氣體，也可以是C0、N0x等可與氯化鋁氣體反應生成固態顆粒物的其他氣體。
[0028]在涂層再涂覆工藝過程中，盤狀進氣管道上部設置一多孔氣體分散板，在涂層清除工藝時，此板上的篩網上可選擇性放置石墨塊，提高清除效率及效果，在涂層再涂覆工藝時，此板上的篩網上可放置鋁-鉻合金顆粒，顆粒尺寸分布為0.95cm?1.27cm之間。
[0029]葉片外表面借助可拆卸不銹鋼外殼，避免與反應氣體接觸而遭到破壞，不銹鋼外殼內填充易清洗、耐高溫的高粘度泥漿材料。
[0030]氣體供給控制系統包括高純Ar (氬氣，純度多99.999 % )瓶、高純H2 (純度多99.999%)瓶、高純HF氣(純度彡99.99%)瓶，高純HCl氣(純度彡99.999%)瓶以及氣態反應物CO2 (二氧化碳)氣瓶，高純HF氣瓶內水汽含量須低于3ppm，其它氣瓶內水汽含量均須低于1ppm0
[0031]在涂層清除工藝過程中，出與冊氣體以一定比例通過進氣管道進入涂層修復區。在涂層再涂覆工藝過程中，H2與HCl氣體以一定比例進入氣體混合罐，混合罐通過電磁開關連接氯化鋁氣體生成器，生成器內設置有Al金屬顆粒床，AlClx(氯化鋁)氣體通過數顯流量調節閥連接進氣管道。
[0032]此外，爐體外的進氣管道與出氣管道外表面均安裝有加熱保溫套，防止反應氣體與尾氣中的氯化鋁氣體在溫度低于180°C時冷凝阻塞管道。
[0033]使用本實用新型進行燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層清除時，裝爐密封，加熱前預抽真空，通入氬氣排空爐體內空氣，開啟加熱裝置，在氬氣保護下加熱爐體至810°C?1100°C后，即可進行涂層清除工藝;使用本實用新型進行燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層再涂覆時，必須先通入氬氣確保排空爐體內前道工藝遺留的反應氣體或空氣，然后進行涂層再涂覆工藝;尾氣處理系統中的多層過濾器與真空系統須定期拆下進行清理與維護，堿液過濾器中的堿液定期進行更換，確保尾氣處理徹底以及設備正常運行;設備環境內必須設置有HF氣體報警裝置。
【主權項】
1.一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:包括可抽真空爐體(1)、氣體供給控制系統(7)、真空及尾氣處理系統;其中， 可抽真空爐體(I)的周向及頂端由外至內依次為爐外保溫材料層、外爐殼、耐火材料襯里(2)和加熱器(3)，可抽真空爐體(I)的底部設置有用于密封的密封底盤(13)，可抽真空爐體(I)內設置有可拆卸不銹鋼內膽(4)，密封底盤(13)上設置有與可拆卸不銹鋼內膽(4)相連通的進氣管道(8)和出氣管道(15)，可拆卸不銹鋼內膽(4)內設置有導氣支座(9)，導氣支座(9)上設置有若干個導氣孔，導氣支座(9)與可拆卸不銹鋼內膽(4)內的上方形成涂層修復區(6)，進氣管道(8)的出氣端位于導氣支座(9)與可拆卸不銹鋼內膽(4)內的下方形成的空腔內，出氣管道(15)的進氣端穿過導氣支座(9)伸入至涂層修復區(6)內，出氣管道(15)的出氣端與真空及尾氣處理系統相連通，氣體供給控制系統(7)分別與進氣管道(8)和出氣管道(15)相連通。2.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:密封底盤(13)與可抽真空爐體(I)的底部之間還設置有O型密封圈(14)。3.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:可拆卸不銹鋼內膽(4)通過放置在密封底盤(13)上的固定底座(5)設置在可抽真空爐體(I)內。4.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:進氣管道(8)的出氣端周向是設置有熱輻射屏蔽板(12)。5.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:進氣管道(8)的出氣端設置有盤狀進氣管道(11)。6.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:每個導氣孔的周向上設置有可拆卸不銹鋼外殼(10)。7.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:可抽真空爐體(I)的底部以及密封底盤(13)的底部均設置有地面支撐座(B)。8.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:真空及尾氣處理系統包括依次連接的多層過濾器(17)、真空系統(18)、堿液過濾器(19)以及放空燃燒結構(20)，出氣管道(15)的出氣端通過水平管道(16)與多層過濾器(17)相連。9.根據權利要求1所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:氣體供給控制系統(7)包括高純Ar瓶(21)、高純出瓶(22)、高純HF氣瓶(23)、高純HCl氣瓶(24)和CO2氣瓶(25);其中，高純HF氣瓶(23)的周向上設置有水循環控溫系統(38)，高純Ar瓶(21)的出口、CO2氣瓶(25)的出口以及高純HF氣瓶(23)的出口均與進氣管道(8)的進氣端相連，高純HF氣瓶(23)的出口、高純出瓶(22)的出口和高純HCl氣瓶(24)的出口均與氣體混合罐(30)的進氣口相連，氣體混合罐(30)的出氣口與氯化鋁氣體生成器(32)的進氣口相連，氯化鋁氣體生成器(32)的出氣口與進氣管道(8)的進氣端相連，且氯化鋁氣體生成器(32)內設置有Al金屬顆粒床(33)。10.根據權利要求9所述的一種燃氣輪機燃氣透平葉片內孔道表面涂層修復設備，其特征在于:高純Ar瓶(21)的出口管道上、CO2氣瓶(25)的出口管道上、高純出瓶(22)的出口管道上和高純HCl氣瓶(24)的出口管道上均設置有氣體減壓閥(26)和質量流量計(27)，高純HF氣瓶(23)的出口管道上設置有HF氣體流量計(29)，氣體混合罐(30)的出氣口管道上設置有電磁開關(31)，氯化鋁氣體生成器(32)的出氣口管道上設置有數顯流量調節閥(34)。
【文檔編號】C23C16/02GK205710903SQ201620716521
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年7月7日
【發明人】南晴, 肖俊峰, 唐文書, 高斯峰, 李永君, 張炯, 李園園
【申請人】華能國際電力股份有限公司, 西安熱工研究院有限公司