蒸汽渦輪內殼部件及其維修方法與流程

2023-09-18 03:58:00

本發明大體涉及蒸汽渦輪內殼部件而更具體地涉及材料成分、結構及其維修方法。

背景技術：

球墨鑄鐵諸如延展性鑄鐵等級ggg40(din)是一種用於製造一些在發電中所用的低壓蒸汽渦輪的內殼的常見材料。這樣的機器可能在內殼那裡、特別是在與末級旋轉葉片的頂端對角相對的區域中超時經受水滴侵蝕，在這些區域處凝結的蒸汽典型地在末級葉片的頂端區域處從末級葉片離心至內殼以影響和侵蝕內殼。雖然相同的現象可能發生在其他上遊渦輪級處，但是該問題在末級處最大，因為該區域典型地具有最高的凝結集中。

該侵蝕減小殼體壁厚，這可能需要維修表面。基本上公認，材料抗腐蝕性通常隨著硬度和脆性增加而增加。雖然這樣的材料可通過雷射沉積方法來施加，但是因為焊接沉積通常更快且沒那麼昂貴，使用焊接沉積方法將是有利的。然而，硬的和脆的材料通常較難成形並且難以或者不可能來焊接。

備選的雷射沉積涉及安裝防蝕環，其被插入和機加工到最受腐蝕影響的內殼的區域中。由於環材料不受焊接的限制所限，該環可由比球墨鑄鐵具有更大的水滴侵蝕復原能力的鐵素體鋼製成，因此顯著地增加內殼的壽命。然而，雖然具有一些優點，該方法會比合適的焊接方案(假如被開發)更昂貴並且另外具有與雷射沉積方法相同的缺點(即具有比焊接方法更長的維修/安裝時間)。

加工硬化不鏽鋼是已知的適合用於焊補的材料。該類型材料的優點是當應用時其可具有200brindell的硬度，使其適合於焊接。儘管如此在衝擊和/或壓縮磨損下使用時，材料的硬度可被增加500brindell。直到現在還認為蒸汽渦輪的條件不會提供所需的冷加工硬化材料，因此使材料易受磨損和腐蝕。

技術實現要素：

提供一種用於球墨鑄鐵低壓蒸汽渦輪內殼(其形成蒸汽渦輪的末級)的設計和製造方法，其解決了水侵蝕問題。

嘗試通過獨立權利要求的主題來解決該問題。在從屬權利要求中給出有利的實施例。

一通用方面提供了焊接冷作硬化不鏽鋼的覆層，其可延展且容易焊接至內殼的至少一個易受侵蝕的區域。在使用中覆層由於水滴衝擊而加工硬化以形成抗侵蝕的硬化的表面。雖然已知侵蝕性的表面處理(諸如以硬物來表面處理)可加工硬化某些材料，意想不到的在特性上在蒸汽渦輪的流動路徑中發現的通過水滴加工硬化的效果提供了使用加工硬化材料以覆層和/或維修被水滴侵蝕的蒸汽渦輪內殼部件的意想不到的優點。

一個方面提供一種內殼部件，其構造成形成軸流式蒸汽渦輪的末級的蒸汽流路徑的一部分，該蒸汽渦輪內殼部件具有由球墨鑄鐵製成的基部和在基部上在暴露於蒸汽流路徑的區域中的覆層，該覆層由奧氏體錳鋼且更具體地通過編號en1,4370所定義的材料(其是加工硬化的鋼)構成。

在另一方面中，末級包括靜止的導葉排和下遊的旋轉的葉片排，其中，覆層位於徑向上在旋轉的葉片排與基部之間的區域中。

另一通用方面提供一種用於製造內殼部件的方法，該內殼部件具有基部，其構造成形成軸流式低壓蒸汽渦輪的末級的蒸汽流路徑的一部分。該方法包括將奧氏體錳鋼的覆層在運行期間暴露於蒸汽流路徑的區域中施加至基部的步驟。

在又一方面中，施加覆層的區域徑向上在旋轉的葉片排與基部之間。

在又一方面中，該方法是一種用於維修基部的腐蝕損壞的方法。

本發明的另一目標是克服或至少改善現有技術的缺點和不足或者另外提供一種有用的備選方案。

結合附圖(其通過示例示出本發明的示範性實施例)從以下說明中，本公開的其他方面和優點將變得顯而易見。

附圖說明

通過示例，以下參考附圖更充分地來說明本公開內容的實施例，其中：

圖1示出了本公開的一示例性實施例可應用於的蒸汽渦輪的一部分的截面圖；以及

圖2示出了圖1的截面的擴大圖，其示出一示例性實施例的覆層。

附圖標記清單

10殼體部件

12基部

14覆層

16導葉

18葉片

20級

22流動路徑。

具體實施方式

現在參考附圖來說明本公開的示例性實施例，其中，相似的附圖標記全文中被指相似的元件。在接下來的說明中，為了解釋，闡述了大量具體細節以提供本公開的充分理解。然而，本公開可在沒有這些具體細節的情況下來實踐並且不限於本文中所公開的示例性的實施例。

圖1示出了示例性實施例可應用於的軸流式蒸汽渦輪的截面。示出了內殼部件10、蒸汽流路徑22和末級20，其包括靜止的導葉排16和下遊的旋轉的葉片排18。

內殼部件10形成了軸向蒸汽流路徑22的徑向外部界限，由此部分地限定了軸向的蒸汽流路徑22。內殼部件10可附加地提供承載器件用於承載一個或多個靜止的導葉排16。如在圖1中所示，內殼部件10可形成蒸汽渦輪的內殼的僅一部分。也就是說，內殼部件10是若干部件中的一個部件。備選地，內殼部件10可限定蒸汽渦輪的內殼。

如在圖1中所示，靜止的導葉排16包含在軸向的蒸汽流路徑22內，導葉排各自在下遊繼之有葉片排18，這是對應於額定流動方向或工作流體經過流動路徑22的軸向。包含在流動路徑22內的最後的導葉排16/葉片排18組合限定了渦輪的末級22。

在圖2中示出的示例性實施例中，內殼部件包括由球墨鑄鐵製成的基部12和在基部12上位於暴露於蒸汽流路徑22的區域中的覆層14。覆層14由奧氏體錳鋼(其在示例性的實施例中由編號en1.4370來定義)構成。

在示例性的實施例中，覆層14位於徑向上在旋轉的葉片排18與基部12之間的區域中，其中，徑向被限定在垂直於旋轉的葉片排18的旋轉軸線的方向上。

另一示例性實施例涉及一種用於製造如在圖2中所示的蒸汽渦輪內殼部件10的方法。該示例性的方法涉及將奧氏體錳鋼的覆層14在操作期間暴露於蒸汽流路徑22的區域中施加至基部12，其中，在示例性的實施例中，該區域是徑向上在旋轉的葉片排18與基部12之間的部位。

在示例性的實施例中，該施加通過焊接進行。

在另一示例性的實施例中，該方法是一種用於維修基部12的腐蝕損壞的方法。

儘管本公開已在本文中以被認為是最實用的示例性實施例來示出和說明，應理解的是本公開可以其它細節來體現。例如，儘管已說明了一種加工硬化奧氏體錳鋼，但是示例性的奧氏體錳鋼可被適合於顆粒蒸汽渦輪應用的其它冷作硬化不鏽鋼代替。當前公開的實施例因此在各個方面都被認為是說明性的而非限制性的。本公開的範圍由所附的權利要求而不是前述說明來指示並且在意義和範圍內的所有變化及其等同物意圖被包括在其中。