一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，主要包括可抽真空炉体、气体供给控制系统、真空及尾气处理系统。本实用新型由涂层清除和再涂覆两道工艺系统组成，两道工艺系统既可独立工作，如仅进行叶片内、外表面涂层清洗或者内表面涂层制备；也可组合工作，如进行服役叶片的内表面涂层清除与再涂覆一体化修复。本实用新型结构简单，操作灵活、方便，尾气处理能力强，无污染，生产效率高，能够满足叶片内孔道表面涂层修复要求。
【专利说明】
一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备
技术领域
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[0001]本实用新型涉及化学气相沉积设备领域，具体涉及一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备。
【背景技术】
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[0002]燃气轮机燃气透平叶片表面涂层的清除与再涂覆技术对于叶片制造与透平叶片修复具有重要的意义。一方面，在涂层制造过程中，基体合金微小的冶金缺陷、涂层厚度或化学成分的超标等都会造成叶片涂层质量不合格，但是，高温合金制造成本高、叶片形状复杂等客观原因导致叶片的加工费用远高于涂层制造费用，若仅因涂层质量不合格而报废叶片会造成很大的经济浪费，因此，对涂层不合格叶片的返工或返修是十分必要的；另一方面，燃气透平叶片在高温燃气、内孔道气流冲刷和热应力循环作用下，叶片表面涂层会出现高温氧化、腐蚀、鼓包、剥落等失效形式，或在服役过程中遭到意外损伤，都需要对叶片及涂层及时进行修复，以便叶片重新投入使用。
[0003]燃气轮机燃气透平叶片表面涂层的清除和再涂覆可能会引起叶片从尺寸到结构性能的很多变化，这些变化将影响燃气轮机的性能，甚至会危及安全。因此，必须对涂层的清除和再涂覆工艺及设备进行认真深入地研究。目前，关于叶片涂层清除的方法很多，如喷砂、砂纸打磨、高压水等物理清除方法，化学溶液清洗、卤化物清洗、电解等化学清除方法；关于叶片涂层涂覆，特别是燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层的涂覆方法有固体粉末法、料浆法以及化学气相沉积法等。涂层修复方法虽多种多样，但通常都是以上两道工艺在不同的设备或装置中独立进行，花费成本较高、工艺时间较长，针对涂层清除与再涂覆的一体化修复设备鲜有报道。
【实用新型内容】:
[0004]本实用新型的目的是提供一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，该设备结构简单，操作方便，无污染、生产效率高，能够满足透平叶片内孔道表面涂层制造和修复的工业化生产要求。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案予以实现:
[0006]—种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，包括可抽真空炉体、气体供给控制系统、真空及尾气处理系统;其中，
[0007]可抽真空炉体的周向及顶端由外至内依次为炉外保温材料层、外炉壳、耐火材料衬里和加热器，可抽真空炉体的底部设置有用于密封的密封底盘，可抽真空炉体内设置有可拆卸不锈钢内胆，密封底盘上设置有与可拆卸不锈钢内胆相连通的进气管道和出气管道，可拆卸不锈钢内胆内设置有导气支座，导气支座上设置有若干个导气孔，导气支座与可拆卸不锈钢内胆内的上方形成涂层修复区，进气管道的出气端位于导气支座与可拆卸不锈钢内胆内的下方形成的空腔内，出气管道的进气端穿过导气支座伸入至涂层修复区内，出气管道的出气端与真空及尾气处理系统相连通，气体供给控制系统分别与进气管道和出气管道相连通。
[0008]本实用新型进一步的改进在于:密封底盘与可抽真空炉体的底部之间还设置有O型密封圈。
[0009]本实用新型进一步的改进在于:可拆卸不锈钢内胆通过放置在密封底盘上的固定底座设置在可抽真空炉体内。
[0010]本实用新型进一步的改进在于:进气管道的出气端周向是设置有热辐射屏蔽板。
[0011]本实用新型进一步的改进在于:进气管道的出气端设置有盘状进气管道。
[0012]本实用新型进一步的改进在于:每个导气孔的周向上设置有可拆卸不锈钢外壳。
[0013]本实用新型进一步的改进在于:可抽真空炉体的底部以及密封底盘的底部均设置有地面支撑座。
[0014]本实用新型进一步的改进在于:真空及尾气处理系统包括依次连接的多层过滤器、真空系统、碱液过滤器以及放空燃烧结构，出气管道的出气端通过水平管道与多层过滤器相连。
[0015]本实用新型进一步的改进在于:气体供给控制系统包括高纯Ar瓶、高纯出瓶、高纯HF气瓶、高纯HCl气瓶和CO2气瓶;其中，高纯HF气瓶的周向上设置有水循环控温系统，高纯Ar瓶的出口、⑶2气瓶的出口以及高纯HF气瓶的出口均与进气管道的进气端相连，高纯HF气瓶的出口、高纯H2瓶的出口和高纯HCl气瓶的出口均与气体混合罐的进气口相连，气体混合罐的出气口与氯化铝气体生成器的进气口相连，氯化铝气体生成器的出气口与进气管道的进气端相连，且氯化铝气体生成器内设置有Al金属颗粒床。
[0016]本实用新型进一步的改进在于:高纯Ar瓶的出口管道上、CO2气瓶的出口管道上、高纯H2瓶的出口管道上和高纯HCl气瓶的出口管道上均设置有气体减压阀和质量流量计，高纯HF气瓶的出口管道上设置有HF气体流量计，气体混合罐的出气口管道上设置有电磁开关，氯化铝气体生成器的出气口管道上设置有数显流量调节阀。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有如下的优点:
[0018]I)、本实用新型提供的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，可实现叶片内孔道表面涂层清除与再涂覆一体化，同时保证叶片外表面不受破坏。
[0019]2)、本实用新型提供的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，结构简单、运行操作方便，可有效控制尾气中有害气体对设备的损坏和环境的污染，缩短批量生产周期，满足工业化生产和环保的要求。
【附图说明】
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[0020]以下参考附图是对具体实施例的详细描述，将会更好地解释本实用新型的内容与特点，其中:
[0021]附图1是本实用新型结构示意图。
[0022]附图2是气体供给控制系统流程图。
[0023]其中:1.可抽真空炉体;2.耐火材料衬里;3.加热器;4.可拆卸不锈钢内胆;5.固定底座;6.涂层修复区；7.气体供给控制系统;8.进气管道;9.导气支座；10.可拆卸不锈钢外壳；11.盘状进气管道;12.热辐射屏蔽板;13.密封底盘；14.0形密封圈；15.出气管道;16.水平管道；17.多层过滤器；18.真空系统；19.碱液过滤器；20.放空燃烧结构；21.高纯Ar瓶；22.高纯出瓶;23.高纯HF气瓶;24.高纯HCl气瓶;25.CO2气瓶;26.气体减压阀；27.质量流量计；28.水循环控温系统；29.HF气体流量计;30.气体混合罐;31.电磁开关;32.氯化铝气体生成器;33.Al金属颗粒床;34.数显流量调节阀。
【具体实施方式】
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[0024]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
[0025]在图1的实施例中，本实用新型的设备包括:一个可抽真空炉体I，一个气体供给控制系统7，以及一个真空及尾气处理系统。
[0026]本实用新型的可抽真空炉体I的立式方形炉膛的耐火材料衬里2周围均匀分布有加热器3，加热器3与可抽真空炉体I联体安装，保证炉内加热的均匀性。可抽真空炉体I内设置可拆卸不锈钢内胆4，可拆卸不锈钢内胆4通过固定底座5非全密封至可抽真空炉体I内，将炉体内腔隔离出涂层修复区6，内置热电偶图中未显示由可抽真空炉体I底部进入涂层修复区6，将实测温度传递给控温系统图中未显示，不属于本【实用新型内容】，防止由于真空造成的温差。涂层修复区6内配置有与气体供给控制系统7相连接的进气管道8，反应气体通过进气管道进入涂层修复区6。叶片通过其下端的进气孔固定在导气支座9上，保证了通气时有足够的反应气体通过叶片内孔道。叶片外表面借助可拆卸不锈钢外壳10，避免与反应气体接触而遭到破坏，可拆卸不锈钢外壳10内填充易清洗、耐高温的高粘度泥浆材料。涂层修复区6内的进气管道为盘状进气管道11，进气孔在管道下部，可防止反应过程中生成的粉末状产物阻塞进气孔，固定支座5上方安装有多层热辐射屏蔽板12，用于反射热辐射，达到炉体保温的效果。可抽真空炉体I外借助密封底盘13与压紧耐氟化氢气体腐蚀、耐高温的O形密封圈14全密封。固定底座上设置有出气管道15，出气管道15通过水平管道16与真空及尾气处理系统相连接。真空及尾气处理系统通过聚丙烯材料管道依次连接多层过滤器17、真空系统18、碱液过滤器19以及放空燃烧结构20。可抽真空炉体I外的进气管道8与出气管道15外表面均安装有加热保温套，防止反应气体与尾气中的氯化铝气体在温度低于180°C时冷凝阻塞管道。
[0027]在图2的实施例中，本实用新型的气体供给控制系统7主要包括:高纯Ar瓶21、高纯H2瓶22、高纯HF气瓶23，高纯HCl气瓶24以及气态反应物CO2气瓶25。系统通过气体减压阀26和质量流量计27精确控制Ar、H2、HCl及C02等气体流量，通过水循环控温系统28和HF气体流量计29精确控制HF气体流量。在涂层清除工艺过程中，出与冊气体以一定比例通过进气管道8进入涂层修复区6;在涂层再涂覆工艺过程中，出与此丨气体以一定比例进入气体混合罐30，混合罐30通过电磁开关31连接氯化铝气体生成器32，生成器内设置有Al金属颗粒床33，氯化铝气体通过数显流量调节阀34连接进气管道8。气态反应物CO2以一定的流量通过管道16上进入尾气处理系统，与未反应的氯化铝气体反应生成固态颗粒物。气态反应物不仅限于CO2气体，也可以是C0、N0x等可与氯化铝气体反应生成固态颗粒物的其他气体。
[0028]在涂层再涂覆工艺过程中，盘状进气管道上部设置一多孔气体分散板，在涂层清除工艺时，此板上的筛网上可选择性放置石墨块，提高清除效率及效果，在涂层再涂覆工艺时，此板上的筛网上可放置铝-铬合金颗粒，颗粒尺寸分布为0.95cm?1.27cm之间。
[0029]叶片外表面借助可拆卸不锈钢外壳，避免与反应气体接触而遭到破坏，不锈钢外壳内填充易清洗、耐高温的高粘度泥浆材料。
[0030]气体供给控制系统包括高纯Ar (氩气，纯度多99.999 % )瓶、高纯H2 (纯度多99.999%)瓶、高纯HF气(纯度彡99.99%)瓶，高纯HCl气(纯度彡99.999%)瓶以及气态反应物CO2 (二氧化碳)气瓶，高纯HF气瓶内水汽含量须低于3ppm，其它气瓶内水汽含量均须低于1ppm0
[0031]在涂层清除工艺过程中，出与冊气体以一定比例通过进气管道进入涂层修复区。在涂层再涂覆工艺过程中，H2与HCl气体以一定比例进入气体混合罐，混合罐通过电磁开关连接氯化铝气体生成器，生成器内设置有Al金属颗粒床，AlClx(氯化铝)气体通过数显流量调节阀连接进气管道。
[0032]此外，炉体外的进气管道与出气管道外表面均安装有加热保温套，防止反应气体与尾气中的氯化铝气体在温度低于180°C时冷凝阻塞管道。
[0033]使用本实用新型进行燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层清除时，装炉密封，加热前预抽真空，通入氩气排空炉体内空气，开启加热装置，在氩气保护下加热炉体至810°C?1100°C后，即可进行涂层清除工艺;使用本实用新型进行燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层再涂覆时，必须先通入氩气确保排空炉体内前道工艺遗留的反应气体或空气，然后进行涂层再涂覆工艺;尾气处理系统中的多层过滤器与真空系统须定期拆下进行清理与维护，碱液过滤器中的碱液定期进行更换，确保尾气处理彻底以及设备正常运行;设备环境内必须设置有HF气体报警装置。
【主权项】
1.一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:包括可抽真空炉体(1)、气体供给控制系统(7)、真空及尾气处理系统;其中， 可抽真空炉体(I)的周向及顶端由外至内依次为炉外保温材料层、外炉壳、耐火材料衬里(2)和加热器(3)，可抽真空炉体(I)的底部设置有用于密封的密封底盘(13)，可抽真空炉体(I)内设置有可拆卸不锈钢内胆(4)，密封底盘(13)上设置有与可拆卸不锈钢内胆(4)相连通的进气管道(8)和出气管道(15)，可拆卸不锈钢内胆(4)内设置有导气支座(9)，导气支座(9)上设置有若干个导气孔，导气支座(9)与可拆卸不锈钢内胆(4)内的上方形成涂层修复区(6)，进气管道(8)的出气端位于导气支座(9)与可拆卸不锈钢内胆(4)内的下方形成的空腔内，出气管道(15)的进气端穿过导气支座(9)伸入至涂层修复区(6)内，出气管道(15)的出气端与真空及尾气处理系统相连通，气体供给控制系统(7)分别与进气管道(8)和出气管道(15)相连通。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:密封底盘(13)与可抽真空炉体(I)的底部之间还设置有O型密封圈(14)。3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:可拆卸不锈钢内胆(4)通过放置在密封底盘(13)上的固定底座(5)设置在可抽真空炉体(I)内。4.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:进气管道(8)的出气端周向是设置有热辐射屏蔽板(12)。5.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:进气管道(8)的出气端设置有盘状进气管道(11)。6.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:每个导气孔的周向上设置有可拆卸不锈钢外壳(10)。7.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:可抽真空炉体(I)的底部以及密封底盘(13)的底部均设置有地面支撑座(B)。8.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:真空及尾气处理系统包括依次连接的多层过滤器(17)、真空系统(18)、碱液过滤器(19)以及放空燃烧结构(20)，出气管道(15)的出气端通过水平管道(16)与多层过滤器(17)相连。9.根据权利要求1所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:气体供给控制系统(7)包括高纯Ar瓶(21)、高纯出瓶(22)、高纯HF气瓶(23)、高纯HCl气瓶(24)和CO2气瓶(25);其中，高纯HF气瓶(23)的周向上设置有水循环控温系统(38)，高纯Ar瓶(21)的出口、CO2气瓶(25)的出口以及高纯HF气瓶(23)的出口均与进气管道(8)的进气端相连，高纯HF气瓶(23)的出口、高纯出瓶(22)的出口和高纯HCl气瓶(24)的出口均与气体混合罐(30)的进气口相连，气体混合罐(30)的出气口与氯化铝气体生成器(32)的进气口相连，氯化铝气体生成器(32)的出气口与进气管道(8)的进气端相连，且氯化铝气体生成器(32)内设置有Al金属颗粒床(33)。10.根据权利要求9所述的一种燃气轮机燃气透平叶片内孔道表面涂层修复设备，其特征在于:高纯Ar瓶(21)的出口管道上、CO2气瓶(25)的出口管道上、高纯出瓶(22)的出口管道上和高纯HCl气瓶(24)的出口管道上均设置有气体减压阀(26)和质量流量计(27)，高纯HF气瓶(23)的出口管道上设置有HF气体流量计(29)，气体混合罐(30)的出气口管道上设置有电磁开关(31)，氯化铝气体生成器(32)的出气口管道上设置有数显流量调节阀(34)。
【文档编号】C23C16/02GK205710903SQ201620716521
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】南晴, 肖俊峰, 唐文书, 高斯峰, 李永君, 张炯, 李园园
【申请人】华能国际电力股份有限公司, 西安热工研究院有限公司