CN105339525A - 用于处理构件来防止这样的构件的腐蚀的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理构件（C）的表面的高速喷涂方法，该方法包括如下步骤：加热惰性气体的第一部分至包括在550℃和800℃之间的喷涂温度（T₃）；准备具有合成物的粉末材料，该合成物包含处于包括在15％和70％之间的质量百分比的Co；准备在粉末材料和惰性气体的第二部分之间的混合物；在喷涂枪（60）中混合惰性气体的第一部分和气体与粉末的混合物以便产生喷涂射流（80）；以及朝向待被处理的表面引导所述喷涂射流（80）以便沉积包括Co的材料的涂层（S）。

Description

用于处理构件来防止这样的构件的腐蚀的方法

技术领域

本发明涉及用于处理遭受通过液体或由空化现象引起的腐蚀的构件的表面的方法。本发明还涉及包括利用这样的方法处理的表面的构件并涉及用于执行这样的方法的设备。

背景技术

公知向基底材料的表面施加磨耗合金涂层，以便改善其对腐蚀的抗性。对于如蒸汽涡轮、离心以及轴向压缩机、泵以及其它旋转机器的旋转机器的构件，尤其重要的是，具有对液滴腐蚀或由空化现象引起的腐蚀的充分程度的抗性。例如，在蒸汽涡轮中，液滴腐蚀典型地沿着叶片的前缘发生（图1）。

发明内容

用于向这样的表面施加抗腐蚀涂层的已知的方法包括：表面硬化、激光电镀、铜焊、焊接。

上面的技术典型地包括向基底材料的热输入，这典型地确定了下列不便：热影响区域的存在，这可使得构件不符合NACE标准；涂层构件的变形；加热后处理的需要；裂纹；在涂层中的铁稀释；以及不均匀微结构。

此外，上述技术不能用来沉积包括不可焊接材料的涂层。

因而将可期望的是，提供一种用于处理构件的表面的改善的方法，其可避免上面的不便。

发明内容

根据第一实施例，本发明通过提供一种用于处理构件的表面的方法实现这样的目的，该方法包括以下步骤：加热惰性气体的第一部分至高达包括在550℃和800℃之间的喷涂温度（T₃）；准备具有合成物的粉末材料，该合成物包含处于包括在15％和70％之间的质量百分比的Co；准备在所述粉末材料和惰性气体的第二部分之间的混合物；在冷枪中混合惰性气体的所述第一部分和所述混合物以便产生喷涂射流；以及朝向所述表面引导所述喷涂射流以便沉积所述材料的涂层。

本发明的解决方案允许在基底材料的表面上沉积涂层，以便改善其对腐蚀的抗性。在因而形成的涂层中，可实现下列机械性质：硬度（维氏硬度计）：400<HV<1000,孔隙率：<2%。

在第二实施例中，上述优点借助于一种设备实现，该设备包括：第一加热器，其用于将惰性气体的第一部分预热至高达包括在400℃和500℃之间的预热温度（T₁）；喷涂枪，其包括最终加热器和超音速喷嘴，该最终加热器用于将惰性气体的所述第一部分加热至高达包括在550℃和800℃之间的喷涂温度（T₃），该超音速喷嘴用于产生喷涂射流，该喷涂射流包括所述惰性气体和具有合成物的粉末材料，该合成物具有处于包括在15％和70％之间的质量百分比的Co；粉末加料器，其准备在所述粉末材料和惰性气体的第二部分之间的混合物；至少第一导管，其用于将所述第一加热器连接至所述最终加热器；以及至少第二导管，其用于将所述粉末加料器连接至所述超音速喷嘴。

附图说明

本发明的其它目的特征和优点将从结合下列附图做出的本发明的实施例的下列描述而变得显而易见。其中：

图1a至b是遭受液滴腐蚀的根据现有技术的构件的两个不同视图。

图2是显示用于执行根据本发明的方法的设备的示意图。

图3是在图2中的设备的构件的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种用于处理构件的表面的方法，以便改善尤其是对于液滴腐蚀和由空化现象引起的腐蚀的抗磨损性。尤其是，尽管不专门地，但是本发明应用于旋转机器（例如，蒸汽涡轮、离心和轴向压缩机以及泵）的构件。

该方法利用高速喷涂技术来在构件的表面上施加可延展材料的涂层。

参照图2，用于执行根据本发明的方法的设备整体地用标号1指示。设备1包括用于将加压载体气体的气体源15连接至第一气体加热器20和粉末加料器30的上游导管10，该第一气体加热器和该粉末加料器两者均为常规且已知的类型并因而不详细地描述。载体气体是氮气或氦气或其它适宜的惰性气体。载体气体在设备中以包括在20bar和50bar之间的压力流动。载体气体的气体流速包括在2m³/小时和6m³/小时之间。

上游导管10包括：第一主分支11，其将气体源15连接至第一气体加热器20；和次级分支12，其与第一主分支11分离以用于将气体源15连接至粉末加料器30。在上游导管10的两个分支11、12的交叉处下游，主分支11和次级分支12分别包括第一和第二阀13、14，以用于分别调节或中止在主分支11和次级分支12中的载体气体的流动。

在第一气体加热器20中，载体气体的第一部分被预热至高达包括在400℃和500℃之间的预热温度T₁。在第一气体预热器20下游，预热载体气体在将第一气体加热器20连接至喷涂枪60的第一下游导管40中流动。沿着第一下游导管40，在喷涂枪60的紧接上游的区段中载体气体的温度下降至释放温度T2。释放温度T2低于预热温度T₁并且包括在350℃和450℃之间。

在粉末加料器30中，从上游导管10的第二分支12流出的载体气体的第二部分与具有合成物的可延展材料的喷涂粉末混合，该合成物包括包含在15％和70％之间的重量百分比的Co。例如，根据本发明的可在喷涂粉末中使用的可延展材料包括：stellite® 6、stellite® 12、stellite® 21、在US6986951中限定的材料。

在粉末加料器30的下游，载体气体和喷涂粉末的混合物在第二下游导管50中流动，其将粉末加料器30连接至喷涂枪60。

喷涂枪60沿着纵向轴线X延伸并且包括最终加热器60和超音速喷嘴61，其在其下游连接至最终加热器60。在操作中，喷涂枪60连同构件C的表面被容纳在喷涂封壳70内，喷涂材料的涂层S待被喷涂至构件C的表面上。待被喷涂的表面垂直于纵向轴线X地定位在封壳70中。

参照图3，最终加热器60包括外部壳体67和加热室66，其沿着纵向轴线X从入口区段63延伸至超音速喷嘴61的紧接下游的出口区段64，该入口区段连接至第一下游导管40。来自第一下游导管40的载体气体从入口区段63穿过加热室66流向出口区段64。在加热室66中，载体气体被再次加热至高达喷涂温度T₃，其高于释放温度T2并包括在550℃和800℃之间。第二下游导管50的最终下游部分与纵向轴线X同轴，并且行进穿过加热室66直至超音速喷嘴61的紧接上游的最终区段65。加热室66的出口区段64环形地包围第二下游导管50的最终区段65。在离开最终加热器60，即，分别地离开加热室66和第二下游导管50的最后下游部分时，载体气体的再次加热的第一部分和粉末的混合物与载体气体的第二部分混合在一起来形成喷涂射流80并进入超音速喷嘴61。

在超音速喷嘴61中，喷涂射流80膨胀并且粉末颗粒达到速度v。喷涂射流80穿过超音速喷嘴61被朝向在构件C上的表面引导，以便产生涂层S。速度v的值典型地为：大于300m/s，当载体气体是氮气时，大于1000m/s,当载体气体是氦时。

沉积的效率典型地大于80％。

在沉积涂层S中，可实现下列机械性质：硬度（维氏硬度计）：400<HV<1000,孔隙率：<2%。

Claims (7)

1.一种用于处理构件（C）的表面的高速喷涂方法，所述方法包括如下步骤：

加热惰性气体的第一部分至高达包括在550℃和800℃之间的喷涂温度（T₃）；

准备具有合成物的粉末材料，所述合成物包含处于包括在15％和70％之间的质量百分比的Co；

准备所述粉末材料和惰性气体的第二部分的混合物；

在喷涂枪（60）中混合惰性气体的所述第一部分和所述混合物以便产生喷涂射流（80）；以及

朝向所述表面引导所述喷涂射流（80）以便沉积所述材料的涂层（S）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热步骤通过预热步骤进行，在所述预热步骤中，载体气体的所述第一部分被预热至高达预热温度（T₁），其低于所述喷涂温度（T₃）并且包括在400℃和500℃之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述惰性气体是氮气和/或氦气。

4.根据任意前述权利要求所述的方法，其中，在所述喷涂射流上游的所述载体气体的压力包括在20bar和50bar之间。

5.一种用于喷涂构件（C）的表面的设备，所述设备包括：

第一加热器（20），其用于将惰性气体的第一部分预热至高达包括在400℃和500℃之间的预热温度（T₁）；

喷涂枪（60），其包括：最终加热器（61），其用于将惰性气体的所述第一部分加热至高达包括在550℃和800℃之间的喷涂温度（T₃）；和超音速喷嘴（62），其用于产生喷涂射流（80），所述喷涂射流包括所述惰性气体和具有合成物的粉末材料，所述合成物包含处于包括在15％和70％之间的质量百分比的Co；

粉末加料器（30），其准备在所述粉末材料和惰性气体的第二部分之间的混合物；

至少第一导管（40），其用于将所述第一加热器（20）连接至所述最终加热器（61）；以及

至少第二导管（50），其用于将所述粉末加料器（30）连接至所述超音速喷嘴（62）。

6.一种构件（C），其包括根据权利要求1至4中的任一个所述的方法处理的表面。

7.根据权利要求6所述的构件，其中，所述构件是蒸汽涡轮叶片。