本发明涉及燃气轮机维修领域，具体涉及一种f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法。
背景技术：
某型f级地面重型燃气轮机透平进口温度高达1400℃、运行时间长达数万小时。经过一个检修周期(16000eoh)后，透平叶片(透平动叶和透平静叶)表面的热障涂层出现不同程度损伤(包括掉块、烧损、裂纹、退化等)，严重影响机组运行性能及安全。为满足机组使用性能要求、提供数万小时的安全运行保障，需对损伤的透平叶片热障涂层进行修复。
目前国内的燃机轮机长寿命热障涂层研究工作主要集中在试验件研制试验阶段，未见运用于实际透平叶片的长寿命涂层修复案例。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
1、现有技术中透平叶片的长寿命热障涂层不能进行修复。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，以解决现有技术中透平叶片的长寿命热障涂层不能进行修复的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，包括下述步骤：
(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；
(2)去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；
(3)采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；
(4)采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；
(5)真空预处理：
将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度≤1.0×10-3pa，在温度为1070℃-1090℃保温2h-2.5h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
(6)时效处理：
将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为840℃-860℃保温16h-18h，保温结束后空冷至室温；
(7)热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤(6)中进行时效处理后的透平叶片进行降低热障涂层面层表面粗糙度处理，并疏通透平叶片上的冷却孔。
进一步的，在步骤(7)后还包括步骤(8)涂层厚度检测，具体为：采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度是否为0.5mm-0.6mm。
进一步的，在步骤(8)后还包括步骤(9)水流通检查，具体为：检查冷却孔的疏通是否为100％。
进一步的，所述步骤(1)中，剥离透平叶片上旧的热障涂层面层，具体为：采用吹砂法剥离旧的热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.3mpa-0.5mpa，距离140mm-160mm。
进一步的，所述步骤(2)中，去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层，具体为：采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为18℃-22℃的盐酸溶液中42h-48h；然后将透平叶片冲洗干净。
进一步的，所述步骤(3)中，采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层，具体为：粘接层材料选择conicraly多元合金粉末，粘接层厚度为0.10mm-0.15mm。
进一步的，所述步骤(4)中，采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8％y2o3稳定的zro2粉末，面层厚度为0.40mm-0.45mm。
进一步的，所述步骤(7)中，热障涂层表面及冷却孔加工，具体为：热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；冷却孔采用ф1.0mm的金刚石打磨头疏通。
进一步的，所述步骤(5)中的真空预处理，是将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为8.0×10-4pa，在温度为1080℃保温2h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温。
进一步的，所述步骤(6)中的时效处理，是将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为850℃保温16h，保温结束后空冷至室温。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，设计特殊的热处理的制度，在不损失叶片基体寿命的同时确保了热障涂层的性能。即先通过真空预处理在粘接层和面层之间形成致密的热氧化物生长层(tgo)；再经时效处理，能使涂层耐长时间氧化能力增强，且叶片基体的870℃/370mpa持久性能能提升到原值的105％-110％。
(2)本发明提供的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，采用金刚石抛光布加工热障涂层，能提高热障涂层的表面质量，减少了附面层分离，且不损伤热障涂层的微观结构，解决了涂层硬度高难以加工且容易脆裂的难题。
(3)本发明提供的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，将真空预处理与叶片稳定化处理工序(为保持叶片微观组织稳定进行的热处理工序)合并，减少了工序周期和成本。
(4)本发明提供的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，将时效处理工序与真空预处理工序分离，使用空气炉代替真空炉，可降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中所得的热障涂层金相图，使用光学显微镜拍摄，标尺100um；
图2是本发明实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理前的微观组织图，使用扫描电子显微镜拍摄，标尺1um；
图3是本发明实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理前的微观组织图，使用光学显微镜拍摄，标尺500um；
图4是本发明实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理后的微观组织图，使用扫描电子显微镜拍摄，标尺1um；
图5是本发明实施例1中透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理后的微观组织图，使用光学显微镜拍摄，标尺500um。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
原料说明：
conicraly多元合金粉末采用苏尔寿美科生产的conicraly多元合金粉末(metco4700)。
实施例1：
1.1热障涂层的修复：
某f级重型燃气轮机透平静叶经使用4.8万等效运行小时(eoh)后，叶片的叶背、缘板、进气缘出现了涂层掉块、涂层裂纹、涂层烧损。对该透平静叶的热障涂层进行修复，其具体步骤为：
(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层：采用吹砂法剥离旧热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.4mpa，距离150mm；
(2)去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层：
采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为20℃、浓度为30％的盐酸溶液中浸泡45h；然后将透平叶片应用去离子冲洗干净；
(3)采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层：
粘接层材料选择conicraly多元合金粉末，粘接层厚度为0.13mm；
(4)采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层：
采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8％y2o3稳定的zro2粉末，面层厚度为0.43mm；
(5)真空预处理：
将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为8.0×10-4pa，在温度为1080℃保温2h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
(6)时效处理：
将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为850℃保温16h，保温结束后空冷至室温；
(7)热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤(6)中进行时效处理后的透平叶片热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；并采用ф1.0mm的金刚石打磨头疏通透平叶片上的冷却孔；
(8)涂层厚度检测：
采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度为0.56mm。
(9)水流通检查:
冷却孔的疏通为100％。
1.2对重新制备的热障涂层进行检测：
①通过以上方法制备的透平叶片的热障涂层厚度为0.56mm，在0.50mm-0.60mm范围内，冷却孔无堵塞，符合故障检查标准，可以装机使用。
②通过以上方法制备的热障涂层进行金相检测，金相照片如图1所示，图1中，上部结构为面层，下部结构为粘接层。
③经真空预处理 时效处理后，透平叶片基体材料的870℃/370mpa持久性能达到原值的108％，具体结果见下表1。
④观察透平叶片基体材料在真空预处理 时效处理前、后的显微组织，见图2-图5。
表1透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理前、后的高温持久性能(试验条件：870℃，370mpa)
1.3对比实验：
经现场装机使用一个检修周期(16000eoh)后，透平叶片热障涂层完好、无起层、掉块等故障。结果表明，本发明实施例1中制备的热障涂层表现优于原制造商新品涂层性能。
实施例2：
2.1热障涂层的修复：
某f级重型燃气轮机透平静叶经使用4.8万等效运行小时(eoh)后，叶片的叶背、缘板、进气缘出现了涂层掉块、涂层裂纹、涂层烧损。对该透平静叶的热障涂层进行修复，其具体步骤为：
(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层：采用吹砂法剥离旧热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.3mpa，距离140mm；
(2)去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层：
采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为22℃、浓度为30％的盐酸溶液中浸泡42h；然后将透平叶片应用去离子冲洗干净；
(3)采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层：
粘接层材料选择conicraly多元合金粉末，粘接层厚度为0.15mm；
(4)采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层：
采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8％y2o3稳定的zro2粉末，面层厚度为0.45mm；
(5)真空预处理：
将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为1.0×10-3pa，在温度为1090℃保温2.5h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
(6)时效处理：
将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为840℃保温18h，保温结束后空冷至室温；
(7)热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤(6)中进行时效处理后的透平叶片热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；并采用ф1.0mm的金刚石打磨头疏通透平叶片上的冷却孔；
(8)涂层厚度检测：
采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度为0.60mm。
(9)水流通检查:
冷却孔的疏通为100％。
2.2对重新制备的热障涂层进行检测：
①通过以上方法制备的透平叶片的热障涂层厚度为0.60mm，在0.50mm-0.60mm范围内，冷却孔无堵塞，符合故障检查标准，可以装机使用。
②经真空预处理 时效处理后，透平叶片基体材料的870℃/370mpa持久性能达到原值的110％，具体结果见下表2。
表2透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理前、后的高温持久性能(试验条件：870℃，370mpa)
2.3对比实验：
经现场装机使用一个检修周期(16000eoh)后，透平叶片热障涂层完好、无起层、掉块等故障。结果表明，本发明实施例2中制备的热障涂层表现优于原制造商新品涂层性能。
实施例3：
3.1热障涂层的修复：
某f级重型燃气轮机透平静叶经使用4.8万等效运行小时(eoh)后，叶片的叶背、缘板、进气缘出现了涂层掉块、涂层裂纹、涂层烧损。对该透平静叶的热障涂层进行修复，其具体步骤为：
(1)剥离透平叶片上旧的热障涂层面层：采用吹砂法剥离旧热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.5mpa，距离160mm；
(2)去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层：
采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为18℃、浓度为30％的盐酸溶液中浸泡48h；然后将透平叶片应用去离子冲洗干净；
(3)采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层：
粘接层材料选择conicraly多元合金粉末，粘接层厚度为0.10mm；
(4)采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层：
采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8％y2o3稳定的zro2粉末，面层厚度为0.40mm；
(5)真空预处理：
将步骤(4)中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为9.0×10-4pa，在温度为1070℃保温2h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
(6)时效处理：
将步骤(5)中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为860℃保温18h，保温结束后空冷至室温；
(7)热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤(6)中进行时效处理后的透平叶片热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；并采用ф1.0mm的金刚石打磨头疏通透平叶片上的冷却孔；
(8)涂层厚度检测：
采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度为0.50mm。
(9)水流通检查:
冷却孔的疏通为100％。
3.2对重新制备的热障涂层进行检测：
①通过以上方法制备的透平叶片的热障涂层厚度为0.50mm，在0.50mm-0.60mm范围内，冷却孔无堵塞，符合故障检查标准，可以装机使用。
②经真空预处理 时效处理后，透平叶片基体材料的870℃/370mpa持久性能达到原值的105％，具体结果见下表3。
表3透平叶片基体材料经真空预处理 时效处理前、后的高温持久性能(试验条件：870℃，370mpa)
3.3对比实验：
经现场装机使用一个检修周期(16000eoh)后，透平叶片热障涂层完好、无起层、掉块等故障。结果表明，本发明实施例3中制备的热障涂层表现优于原制造商新品涂层性能。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：包括下述步骤：
（1）剥离透平叶片上旧的热障涂层面层；
（2）去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层；
（3）采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层；
（4）采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层；
（5）真空预处理：
将步骤（4）中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，
在真空度≤1.0×10-3pa，在温度为1070℃-1090℃保温2h-2.5h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温；
（6）时效处理：
将步骤（5）中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为840℃-860℃保温16h-18h，保温结束后空冷至室温；
（7）热障涂层表面及冷却孔加工：
将步骤（6）中进行时效处理后的透平叶片进行降低热障涂层面层表面粗糙度处理，并疏通透平叶片上的冷却孔。
2.根据权利要求1所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：在步骤（7）后还包括步骤（8）涂层厚度检测，具体为：采用涡流测厚仪检测透平叶片上热障涂层的厚度是否为0.5mm-0.6mm。
3.根据权利要求2所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：在步骤（8）后还包括步骤（9）水流通检查，具体为：检查冷却孔的疏通是否为100%。
4.根据权利要求3所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（1）中，剥离透平叶片上旧的热障涂层面层，具体为：采用吹砂法剥离旧的热障涂层的面层，白刚玉颗粒采用60目，吹砂压力0.3mpa-0.5mpa，距离140mm-160mm。
5.根据权利要求4所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（2）中，去除透平叶片上旧的热障涂层粘接层，具体为：采用盐酸溶液去除旧的热障涂层粘接层，将剥离了旧的热障涂层面层的透平叶片浸入温度为18℃-22℃的盐酸溶液中42h-48h；然后将透平叶片冲洗干净。
6.根据权利要求5所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（3）中，采用超音速火焰喷涂制备新的热障涂层粘接层，具体为：粘接层材料选择conicraly多元合金粉末，粘接层厚度为0.10mm-0.15mm。
7.根据权利要求6所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（4）中，采用等离子喷涂制备新的热障涂层面层，具体为:面层材料采用8%y2o3稳定的zro2粉末，面层厚度为0.40mm-0.45mm。
8.根据权利要求7所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（7）中，热障涂层表面及冷却孔加工，具体为：热障涂层面层表面采用柔性金刚石抛光布打磨抛光；冷却孔采用ф1.0mm的金刚石打磨头疏通。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（5）中的真空预处理，是将步骤（4）中喷涂了新的热障涂层面层的透平叶片放进真空炉内，在真空度为8.0×10-4pa，在温度为1080℃保温2h，保温结束后随炉冷至900℃后再空冷至室温。
10.根据权利要求9所述的f级地面重型燃气轮机透平叶片长寿命热障涂层修复方法，其特征在于：所述步骤（6）中的时效处理，是将步骤（5）中进行真空预处理后透平叶片放进空气炉内，在温度为850℃保温16h，保温结束后空冷至室温。
技术总结