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首頁(yè) 檢測(cè)技術(shù)與成果

分享:大型CCPP發(fā)電煤壓機(jī)密封技術(shù)國(guó)產(chǎn)化

1. 大型CCPP發(fā)電機(jī)煤壓機(jī)密封件特性

邯鋼150MWCCPP發(fā)電煤氣壓縮機(jī)機(jī)組為燃?xì)廨啓C(jī)提供燃料,屬于CCPP裝置中非常重要的機(jī)組,機(jī)組型號(hào)為MCL1805+MCL1406。在世界范圍內(nèi)屬于非常大的離心機(jī)。通過(guò)對(duì)介質(zhì)組份(主燃料和值班燃料)、溫度范圍、顆粒物及GE Nuovo Pignone和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物進(jìn)行分析,GE機(jī)組原密封形式為:可磨耗封嚴(yán)涂層密封,密封基體為鋼,涂層為鋁硅-聚苯酯(AlSi-polyester)。小間隙是可磨耗封嚴(yán)涂層密封的最大特點(diǎn),不僅能提升機(jī)組的運(yùn)行效率,降低整個(gè)裝置的能耗水平、氣體溫度,而且可以延長(zhǎng)設(shè)備工作壽命。據(jù)有關(guān)資料顯示,美國(guó)GE公司通過(guò)間隙控制來(lái)提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)性能,平均每個(gè)密封部位降低熱耗0.2%~0.6%,功率輸出提高0.3%~1%。這種密封技術(shù)首先從燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)葉頂和機(jī)匣配合處逐步發(fā)展到透平機(jī)械轉(zhuǎn)定子之間密封涂層。

可磨耗封嚴(yán)涂層一般是由一定比例的金屬相、具有潤(rùn)滑作用的非金屬相及較多的空隙組成,采用熱噴涂技術(shù)在密封表面噴涂鋁硅-聚苯酯涂層,與葉輪口圈、級(jí)間密封形成一組可磨耗的密封層。

2. 進(jìn)口機(jī)組密封部件的國(guó)產(chǎn)化改造

通過(guò)對(duì)進(jìn)口機(jī)組密封技術(shù)研究,對(duì)目前較完善的幾種密封技術(shù)使用環(huán)境及技術(shù)工藝進(jìn)行分析,結(jié)合國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),最終確定采用等離子熱噴涂技術(shù)的修復(fù)方案,在機(jī)組原有密封體上噴涂適用工作環(huán)境的專(zhuān)有的涂層材料,然后精加工達(dá)到機(jī)組密封技術(shù)參數(shù)要求,完成對(duì)密封件的修復(fù)工作,實(shí)現(xiàn)了該部件的國(guó)產(chǎn)化改造(圖1)。


熱噴涂技術(shù)比較成熟,該技術(shù)應(yīng)用在機(jī)組密封部件中關(guān)鍵是涂層材料的選擇及施工工藝參數(shù)的確定等。此方案的修復(fù)施工工期較短,工期為15 d,能夠滿(mǎn)足機(jī)組檢修總工期需求。

2.1 可磨耗封嚴(yán)涂層材料

目前國(guó)內(nèi)外已有幾十種可用于不同工況的可磨耗封嚴(yán)涂層粉末。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行實(shí)際參數(shù),確定使用鋁硅-聚苯脂涂層 (AlSi-ployester),此工藝是雙層結(jié)構(gòu),粘結(jié)層Metco 450NS鎳鋁粉(Ni5Al) 層厚0.1~0.15 mm;封嚴(yán)涂層Metco601NS鋁硅聚苯酯 (AlSi-ployester) 層厚1~2 mm。

涂層抗拉結(jié)合強(qiáng)度是指涂層與基體之間單位面積從基體材料上剝落所需要的力,是檢測(cè)涂層性能重要的指標(biāo)。鋁硅-聚苯酯涂層具有良好的耐腐蝕性、抗沖刷性、自潤(rùn)滑性等特點(diǎn),其硬度為40~60,使用溫度可達(dá)325 ℃,已被廣泛用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)。因此,一般采用航標(biāo)HB7236—95熱噴涂結(jié)合強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法(杯突試驗(yàn))測(cè)試鋁硅-聚苯酯涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

2.2 熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)因操作簡(jiǎn)單、速度快、效率高,已成為可磨耗封嚴(yán)涂層重要的制備方法之一,其中常用的封嚴(yán)涂層的熱噴涂技術(shù)有:火焰噴涂(Combustion Flame Spraying)、爆炸噴涂(Detonation)、等離子噴涂(Plasma Spraying)和超音速火焰噴涂(High-Velocity Oxygen Fuel)等。根據(jù)各種熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn),結(jié)合此次密封結(jié)構(gòu)形式需求,選擇等離子噴涂工藝技術(shù)(Ar和H2混合氣)。等離子噴涂技術(shù)是利用等離子焰流作為熱源,將待噴涂的材料加熱至熔融狀態(tài),并在高速等離子焰流的推動(dòng)下,高速撞擊到工件表面上,經(jīng)淬冷后形成涂層,具有工藝效率高、涂層質(zhì)量好的特點(diǎn),原理示意圖見(jiàn)圖2。


等離子噴涂工藝對(duì)噴涂結(jié)合面的設(shè)計(jì)有嚴(yán)格要求,要根據(jù)密封件配合情況設(shè)計(jì)合理的結(jié)合面,結(jié)合面設(shè)計(jì)要求見(jiàn)圖3。同時(shí)要注意噴涂時(shí)應(yīng)選擇法相方向噴涂,避免噴涂方向與結(jié)合面平行。

3. 可磨耗封嚴(yán)涂層密封實(shí)施

3.1 來(lái)件檢查

目視檢查零件表面應(yīng)無(wú)碰傷、劃痕,并做好相應(yīng)的記錄。檢查零件噴涂部位的尺寸應(yīng)與圖紙及工藝要求相符。

3.2 除油

用毛刷蘸石油醚對(duì)零件進(jìn)行刷洗,徹底除去零件表面上的油污及其他雜物。零件除油后自然晾干或用干凈的壓縮空氣吹干。

3.3 噴砂前保護(hù)

根據(jù)零件圖紙的要求,用壓敏膠帶保護(hù)好零件的非噴砂表面,或用專(zhuān)用噴砂夾具進(jìn)行保護(hù),要確保非噴砂表面不受損傷。膠帶或夾具不得遮蔽噴砂面。

3.4 噴砂

使用相同的噴砂機(jī)和相同的參數(shù)對(duì)零件和試樣進(jìn)行噴砂,噴砂機(jī)噴砂參數(shù)見(jiàn)表1


噴砂后零件保存注意事項(xiàng):

(1)噴砂后的零件表面應(yīng)是均勻無(wú)金屬光澤的粗糙表面,不允許有漏吹或過(guò)吹現(xiàn)象,不允許有油污、水痕和其它附著物。用經(jīng)過(guò)油水分離器的、潔凈的壓縮空氣吹去噴砂后合格零件表面的浮塵。

(2)嚴(yán)禁赤手接觸噴砂后的表面,噴砂后的零件應(yīng)保持良好的清潔狀態(tài),避免噴砂表面污染(如手印、各種沾染凝聚物等)。

(3)噴砂后的零件要求在2 h內(nèi)進(jìn)行噴涂。噴砂后的零件經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下一道工序。如不合格,重新噴砂。

3.5 噴涂前保護(hù)

采用專(zhuān)用夾具、高溫壓敏膠帶或其它耐熱遮蔽物,對(duì)易受?chē)娡壳趾Φ姆菄娡勘砻孢M(jìn)行保護(hù)。保護(hù)物在噴涂過(guò)程中不允許對(duì)噴涂面有遮擋。

3.6 噴涂零件

將零件固定在工作臺(tái)方便操作的位置上。將零件固定牢固,防止在噴涂過(guò)程中零件從工作臺(tái)上掉落。采用Metco9M等離子噴涂設(shè)備對(duì)噴涂區(qū)域進(jìn)行噴涂NiAl底層和噴涂Metco601NS面層。

噴涂過(guò)程中應(yīng)注意:(1)噴涂應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,但在測(cè)量涂層厚度和降低零件溫度時(shí),允許中斷噴涂,每次中斷時(shí)間不能超過(guò)2 h,中斷時(shí)可以采用強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻零件,注意冷卻時(shí)不能污染涂層。(2)為了防止零件和涂層過(guò)熱,在噴涂過(guò)程中應(yīng)使用干凈的壓縮空氣冷卻零件,零件的溫度不應(yīng)超過(guò)200 ℃。(3)用清潔、干燥的壓縮空氣將零件表面的浮塵清除,檢查壓敏膠帶或夾具對(duì)零件非噴涂表面的保護(hù),注意觀察保護(hù)物在噴涂過(guò)程中不允許對(duì)噴涂面有遮擋。(4)噴涂過(guò)程中檢查涂層厚度和外觀,保證涂層質(zhì)量。

3.7 清理

噴涂完畢,拆除噴涂保護(hù)夾具或保護(hù)膠帶,用銼刀、毛刷等工具清除零件非噴涂表面所有的附著物及涂層的“飛邊”。修整涂層“飛邊”時(shí)應(yīng)朝基體方向小心打磨,然后將零件放回箱中,等待檢驗(yàn)。

3.8 檢驗(yàn)

涂層檢查包括:(1)外觀檢查:表面平整、均勻、無(wú)裂紋或翹起、無(wú)剝落、鼓泡、碰劃傷等缺陷;涂層顏色一致,無(wú)過(guò)熱變色現(xiàn)象。(2)涂層厚度應(yīng)合格,非噴涂表面不得污染。檢驗(yàn)合格后,將零件裝入零件箱,填寫(xiě)流水作業(yè)卡片,做好工作記錄。

4. 結(jié)束語(yǔ)

(1)通過(guò)技術(shù)攻關(guān),進(jìn)口機(jī)組密封部件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代,不僅檢修工期短,而且節(jié)省了采購(gòu)費(fèi)用,為邯鋼創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)可磨耗封嚴(yán)涂層材料的選擇,根據(jù)工藝需求,確定封嚴(yán)涂層及粘結(jié)層的材料種類(lèi)及涂層厚度及后續(xù)熱處理工藝等。

(3)可磨耗封嚴(yán)涂層噴涂技術(shù)及噴涂工藝參數(shù)的確定。等離子噴涂技術(shù)工藝參數(shù),如電流、噴涂距離、噴涂速度、噴涂程序和噴涂后的消應(yīng)力溫度曲線(xiàn)等,直接影響涂層的使用性能。


參考文獻(xiàn)

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文章來(lái)源——金屬世界


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