燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置。主要由加热炉体、电热元件、炉盖、炉罐、抽真空系统、温度控制系统和热电偶等组成。本实用新型具有如下有益效果：本新型渗Co-Al炉装置的Co-Al渗层方法，属于气相金属扩散工艺，采用一步扩散法，基本原理是由扩散金属通过活化剂如卤素或卤族化合物活化，在真空或保护气氛条件下，沉积到金属表面并和基体合金反应扩散形成扩散金属或化合物。
【专利说明】燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置
[0001]【技术领域】:
[0002]本实用新型涉及热能与动力工程领域，具体地说是一种燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置。
[0003]【背景技术】:
[0004]随着燃气轮机技术的不断发展，涡轮进口温度也越来越高，这就要求燃机涡轮等热端部件，尤其是涡轮工作叶片和导向叶片能在更苛刻的条件下进行工作，在叶片表面上施加金属渗层，是解决这类问题的有效途径之一，它可显著地改善零件的抗氧化、耐腐蚀性能，保证零件在高温下正常工作并延长其使用寿命，一般来说，对金属渗层的主要要求为:优良的抗高温氧化、耐腐蚀性能；渗层与基体有很好的结合力；对基体材料的力学性能影响最小并能满足技术条件要求，有较好的热疲劳性能；工艺尽可能简单，重现性好、成本低廉，涡轮叶片渗Co-Al涂层，属于改性铝化物涂层，对叶片基体镍基合金材料来说，渗铝涂层形成的主要相为β-NiAl，在单渗时，其抗氧化性能较好，但仍存在脆性大、涂层-基体易发生互扩散、富镍的NiAl相易发生马氏体相变、不耐硫化和热腐蚀等问题，因此，铝化物涂层的应用改善了单渗涂层的性能，其中，渗Co-Al主要用于提高叶片内腔抗热腐蚀性能，渗Co-Al涂层的制备方法一般为采用金属热扩散的方法使叶片表面合金化形成扩散结合的耐高温涂层，此种热扩散涂层有一步和二步扩散法，本新型渗Co-Al炉装置的Co-Al渗层方法，属于气相金属扩散工艺，采用一步扩散法，基本原理是由扩散金属通过活化剂如卤素或卤族化合物活化，在真空或保护气氛条件下，沉积到金属表面并和基体合金反应扩散形成扩散金属或化合物。
[0005]实用新型内容:
[0006]本实用新型的目的在于提供一套能有效实现空心涡轮叶片表面Co-Al渗层的新型渗Co-Al炉装置，满足燃气轮机在工况条件下对抗热腐蚀性能的要求。
[0007]本实用新型的技术方案是:燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置，主要由加热炉体、电热元件、炉盖、炉罐、抽真空系统、温度控制系统和热电偶等组成，其中，加热炉体由炉壳、炉衬等组成，炉壳顶部用炉盖盖封，用螺栓连接，炉壳底以炉体骨架伸出的立柱支撑于地基基础上，炉壳底部焊有圆环状的炉衬托板使炉衬结构砌筑在此钢板上，炉壳侧面电热元件引出棒及热电偶的相应位置开孔，并安装法兰座，设有挂式百叶窗电极护罩；
[0008]炉衬为复合结构，轻质高铝砖在炉壳内砌筑成井式炉膛，炉膛内砌筑搁砖，炉膛外贴有岩棉层，高招娃酸招纤维填充于炉膛与炉壳之间的空隙，石棉娃?丐板紧贴于炉壳钢板的内表面，炉口易碰撞部位采用重质砖砌筑，并设置金属导向环，炉膛上下面均由重质砖砌
Λ-Α-
巩；
[0009]电热元件选用Φ6πιπι电阻丝绕制成螺旋状安装于炉膛内墙上的搁砖内并用插板固定，电阻丝引出棒的连接采用渐过度电流的连接结构；。
[0010]炉罐包括罐体，罐体底部密闭焊接封头，封头与罐体连接处焊接有封头隔板，罐体上部焊接罐法兰，罐法兰下部与炉盖密封连接，罐法兰上部连接罐盖，罐盖中心安装有电机，电机轴密封伸入罐盖25，伸入罐盖的电机轴连接叶轮，叶轮下方有导流罩连接罐盖，导流罩中心开有通孔，封头隔板四周及中心开有通孔，封头隔板上放置有若干料架，料架中心开有通孔；
[0011]罐体采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圆筒状，封头采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法兰采用0Cr25Ni20，厚度35mm，炉罐焊后进行打压试验并做探伤实验，确保罐体室温下耐压彡0.4MPa ；
[0012]抽真空系统由电磁阀和过滤器组成，过滤器用0Cr25Ni20耐热钢管作为过滤器外壳体；
[0013]真空监测系统选用数显真空压力计安装在过滤器前端管道上，带485通讯接口，模拟信号输出，控制精度< 1%，响应时间ls，罐盖上装有真空压力表；
[0014]温度控制系统采用罐内控温，罐盖上开有通孔安装热电偶。
[0015]本实用新型具有如下有益效果:本新型渗Co-Al炉装置的Co-Al渗层方法，属于气相金属扩散工艺，采用一步扩散法，基本原理是由扩散金属通过活化剂如卤素或卤族化合物活化，在真空或保护气氛条件下，沉积到金属表面并和基体合金反应扩散形成扩散金属或化合物。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
[0017]图1是本实用新型的外观结构示意图；
[0018]附图2是附图1的A-A剖面图。
[0019]图中1-电磁阀；2_电机；3_炉盖法兰；5_炉壳；6-叶轮；7_导流罩；8_闻招娃酸招纤维；9_重质砖，10-金属导向环，11-岩棉层，12-炉膛,13-搁砖，14-引出棒，15-电阻丝，16-电热偶，17-封头，18-料架盘，19-1il体，20-石棉娃I丐板，21-封头隔板，22-真空表，23-过滤器，24-数显真空压力计，25-罐盖。
[0020]【具体实施方式】:
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0022]由图1结合图2所示，燃气轮机空心涡轮叶片渗Co-Al炉装置，主要由加热炉体、电热元件、炉盖、炉罐、抽真空系统、温度控制系统和热电偶等组成，其中，加热炉体由炉壳5、炉衬等组成，炉壳5顶部用炉盖3盖封，用螺栓连接，炉壳5底以炉体骨架伸出的立柱支撑于地基基础上，炉壳5底部焊有圆环状的炉衬托板使炉衬结构砌筑在此钢板上，炉壳5侧面电热元件引出棒14及热电偶16的相应位置开孔，并安装法兰座，设有挂式百叶窗电极护罩；
[0023]炉衬为复合结构，轻质高铝砖在炉壳5内砌筑成井式炉膛12，炉膛12内砌筑搁砖13，炉膛外贴有岩棉层11，高铝硅酸铝纤维8填充于炉膛12与炉壳5之间的空隙，石棉硅钙板20紧贴于炉壳5钢板的内表面，炉口易碰撞部位采用重质砖9砌筑，并设置金属导向环10，炉膛上下面均由重质砖9砌筑；
[0024]电热元件选用Φ 6mm电阻丝15绕制成螺旋状安装于炉膛内墙上的搁砖13内并用插板固定，电阻丝15引出棒14的连接采用渐过度电流的连接结构；。
[0025]炉罐包括罐体19，罐体19底部密闭焊接封头17，封头17与罐体19连接处焊接有封头隔板21，罐体19上部焊接罐法兰4，罐法兰4下部与炉盖3密封连接，罐法兰4上部连接罐盖25，罐盖25中心安装有电机2，电机2轴密封伸入罐盖25，伸入罐盖25的电机轴连接叶轮6，叶轮6下方有导流罩7连接罐盖25，导流罩7中心开有通孔，封头隔板21四周及中心开有通孔，封头隔板上放置有若干料架18，料架18中心开有通孔；
[0026]罐体19采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圆筒状，封头17采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法兰4采用0Cr25Ni20，厚度35mm，炉罐焊后进行打压试验并做探伤实验，确保罐体室温下耐压彡0.4MPa ；
[0027]抽真空系统由电磁阀I和过滤器23组成，过滤器23用0Cr25Ni20耐热钢管作为过滤器外壳体；
[0028]真空监测系统选用数显真空压力计24安装在过滤器前端管道上，带485通讯接口，模拟信号输出，控制精度< 1%，响应时间ls，罐盖25上装有真空压力表24 ；
[0029]温度控制系统采用罐内控温，罐盖25上开有通孔安装热电偶16。
[0030]温度控制系统采用罐内控温，控温方式为串级调节系统控温，由罐内的主控仪表带领两个加热区温控仪表工作。串级调节系统用于大滞后系统，如本设备(罐内温度滞后于罐外温度)。串级调节系统简介如下:本控制系统采用4块智能温控仪表控温，它们分别编号为表1、表2、表3、表4,罐内热电偶信号输入到表I,表I利用模拟发送功能将罐内热电偶信号传给表2，表1、表2根据罐内热电偶信号计算出精确的PID参数输出给罐外控温相对应的表3、表4，表3、表4输出模拟信号至电力调整器，控制电热元件工作，表1、表2带485通讯接口，直接连接到群控计算机上。控温仪表SRS13A (0.25级、PID自整定、32段可编程、带485通讯接口)可根据各种工艺的实际情况在仪表的菜单上对温度的报警值、报警方式、温度上下限值等进行设定和选择。
[0031]监控、超温报警表采用数字温控仪表。由于采用了独立的热电偶作为监控温度采集传感器，可以有效地避免因主控热电偶的失效或偏差而造成的跑温事故。
[0032]系统还具有声光报警功能，配有自动切断电源功能，使设备运行安全可靠。
[0033]记录仪为6通道，笔式模拟曲线，数字显示及多种颜色打印，记录炉温设定、控制及多点实际的温度，同时记录炉内压力的情况，记录纸宽为180mm，温度记录精度彡4°C /mmD
[0034]采用5支S分度热电偶，其中3支为单芯铠装热电偶，装入罐中作为温度记录、控温、超温报警和系统校验，另外2支为单芯热电偶，分别在罐外对加热元件进行控制和报
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[0035]电加热执行机构选用无触点、无火花、无动作噪音的固态继电器结构的电力调整器。为了便于炉温均匀性的调节，本温度控制系统采用了单相移相调压电力调整器，可以在炉温均匀性检测过程中手动调节每相加热元件的加热功率，即炉子散热大的部分可以适当手动加大加热功率，炉子散热少的部分可以适当手动减少加热功率，这样可使井式炉上下温度场均匀，达到理想的炉温均匀性。
[0036]电气柜控制柜面板上设置有温度仪表、记录仪表，系统总电压、电流显示表，炉门升/降控制按钮和指示灯，手动/自动转换开关等。柜内留有记录仪托架。控制柜仪表面板高度以操作者平视为准。调节仪适当与强电隔离。各控制用断路器、接触器选用国内知名品牌产品，中间继电器选用MY-4N(0MR0N)。管线敷设及桥架敷设按国家有关规范和标准敷设。
【权利要求】
1.一种燃气轮机空心涡轮叶片渗C0-Al炉装置，主要由加热炉体、电热元件、炉盖、炉罐、抽真空系统、温度控制系统和热电偶等组成，其特征在于:加热炉体由炉壳(5)、炉衬等组成，炉壳(5)顶部用炉盖(3)盖封，用螺栓连接，炉壳(5)底以炉体骨架伸出的立柱支撑于地基基础上，炉壳(5)底部焊有圆环状的炉衬托板使炉衬结构砌筑在此钢板上，炉壳(5)侧面电热元件引出棒(14)及热电偶(16)的相应位置开孔，并安装法兰座，设有挂式百叶窗电极护罩； 炉衬为复合结构，用轻质高铝砖在炉壳(5)内部砌筑成井式炉膛(12)，炉膛(12)内砌筑搁砖(13)，炉膛外贴有岩棉层(11)，高铝硅酸铝纤维(8)填充于炉膛(12)与炉壳(5)之间的空隙，石棉硅钙板(20)紧贴于炉壳(5)钢板的内表面，炉口易碰撞部位采用重质砖(9)砌筑，并设置金属导向环(10)，炉膛上下面均由重质砖(9)砌筑； 电热元件选用Φ6πιπι电阻丝(15)绕制成螺旋状安装于炉膛内墙上的搁砖(13)内并用插板固定，电阻丝(15)引出棒(14)的连接采用渐过度电流的连接结构； 炉罐包括罐体(19)，罐体(19)底部密闭焊接封头(17)，封头(17)与罐体(19)连接处焊接有封头隔板(21)，罐体(19)上部焊接罐法兰(4)，罐法兰(4)下部与炉盖(3)密封连接，罐法兰⑷上部连接罐盖(25)，罐盖(25)中心安装有电机(2)，电机⑵轴密封伸入罐盖(25)，伸入罐盖(25)的电机轴连接叶轮(6)，叶轮(6)下方有导流罩(7)连接罐盖(25)，导流罩(7)中心开有通孔，封头隔板(21)四周及中心开有通孔，封头隔板(21)上放置有若干料架(18)，料架(18)中心开有通孔； 罐体(19)采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，板材卷制成圆筒状，封头(17)采用GH3039材料，壁厚不小于10mm，罐法兰⑷采用0Cr25Ni20，厚度35mm，炉罐焊后进行打压试验并做探伤实验，确保罐体室温下耐压彡0.4MPa ； 抽真空系统由电磁阀(I)和过滤器(23)组成，过滤器(23)用0Cr25Ni20耐热钢管作为过滤器外壳体； 真空监测系统选用数显真空压力计(24)安装在过滤器前端管道上，带485通讯接口，模拟信号输出，控制精度< 1%，响应时间ls，罐盖(25)上装有真空压力表(24)； 温度控制系统采用罐内控温，罐盖(25)上开有通孔安装热电偶(16)。
【文档编号】C23C10/14GK204174264SQ201420699857
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】张超, 胡华中, 庞学佳, 吕成林, 左桐, 刘继伟, 潘宏伟, 李东明, 邱中辉, 刘洪达, 周克家, 任大为, 张生龙, 董廷阁 申请人:哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司