大修航空發(fā)動機渦輪葉片的檢修技術.doc

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行業(yè)資料：________ 大修航空發(fā)動機渦輪葉片的檢修技術 單位：______________________ 部門：______________________ 日期：______年_____月_____日 第 1 頁 共 12 頁 大修航空發(fā)動機渦輪葉片的檢修技術 介紹了渦輪葉片的清洗、無損檢測、葉型完整性檢測等預處理，以及包括表面損傷修理、葉頂修復、熱靜壓、噴丸強化及涂層修復等在內的先進修理技術。 渦輪葉片的工作條件非常惡劣，因此，在性能先進的航空發(fā)動機上，渦輪葉片都采用了性能優(yōu)異但價格十分昂貴的鎳基和鈷基高溫合金材料以及復雜的制造工藝，例如，定向凝固葉片和單晶葉片。在維修車間采用先進的修理技術對存在缺陷和損傷的葉片進行修復，延長其使用壽命，減少更換葉片，可獲得可觀的經濟收益。為了有效提高航空發(fā)動機的工作可靠性和經濟性，渦輪葉片先進的修理技術日益受到發(fā)動機用戶和修理單位的重視，并獲得了廣泛的應用。 1.修理前的處理與檢測 渦輪葉片在實施修理工藝之前進行必要的預處理和檢測，以清除其表面的附著雜質；對葉片損傷形式和損傷程度做出評估，從而確定葉片的可修理度和采用的修理技術手段。 1.1清洗 由于渦輪葉片表面黏附有燃料燃燒后的沉積物以及涂層和(或)基體經過高溫氧化腐蝕后所產生的熱蝕層，一般統(tǒng)稱為積炭。積炭致使渦輪效率下降，熱蝕層會降低葉片的機械強度和葉片表面處理的工藝效果，同時積炭也掩蓋了葉片表面的損傷，不便于檢測。因此，葉片在進行檢測和修理前，要清除積炭。 1.2無損檢測 在修理前，使用先進的檢測儀器對葉片的葉型完整性和內部結構進行檢測，以評估磨損、燒熔、腐蝕、掉塊、裂紋、積炭和散熱孔堵塞等損傷缺陷情況，從而指導葉片的具體修理工藝。 目前，CT已經成為適用于測量渦輪葉片壁厚和內部裂紋的主要方法。一臺CT機由x輻射源和專用計算機組成。檢測時，輻射源以扇形釋放光子，通過被檢葉片后被探測器采集。其光子量和密度被綜合后，產生一幅二維層析x光照片，即物體的截面圖，從中分析葉片內部組織結構，得出裂紋的準確位置及尺度。連續(xù)拍攝物體的二維掃描，可生成數(shù)字化三維掃描圖，用于檢測整個葉片的缺陷，還可檢測空心葉片冷卻通道的情況。CT可探測到10-2mm級的裂紋。 1.3葉型的精確檢測 目前，在坐標測量機(CMM)的基礎上，編制微機控制自動檢測所用的應用軟件，發(fā)展研制了檢測渦輪葉片的葉身幾何形狀的坐標測量系統(tǒng)(CMMS)，可自動檢測葉身的幾何形狀，并與標準葉型比較；自動給出偏差檢測結果，來判斷葉片的可用度和所需采用的修理手段。 不同CMMS制造商所采用的測量方法有所不同，但都有以下共同點：自動化程度高；檢測速度快，通常一個葉片在1分鐘內檢測完畢；檢測結果精度高；軟件擴充性好，只要修改標準葉型數(shù)據(jù)庫就可以適用不同型號的葉片的檢測。 2.葉片修理技術 采用先進的葉片修理技術，修復葉片表面以及內部的缺陷，恢復甚至增強其原有的性能等，這都將大大降低發(fā)動機的壽命周期費用，有效提高其經濟性。目前國內外在渦輪葉片修理中所應用的工藝和技術主要有以下幾種。 2.1表面損傷的修理 如果經檢驗，葉片表面的微小裂紋或者由燒蝕、腐蝕所導致的缺陷尺度在允許修理范圍內，則對其進行修補。目前先進的修補方法有以下幾種。 一是活化擴散愈合法。其原理及工藝特點是借助低熔點焊接合金把高溫合金粉末注入裂紋中，通過液相燒結使焊接合金同時向高溫合金粉末和基體金屬中擴散，從而使裂紋得到愈合。 另外一種方法是激光熔覆，是利用一定功率密度的激光束照射(掃描)覆于裂紋、缺陷處的合金粉末，使之完全融化，而基材金屬表層微熔，冷凝后在基材表面形成一個低稀釋度的包覆層，從而彌合裂紋及缺陷。 2.2葉頂?shù)男迯? 對于葉片受損(主要是磨損、腐蝕和硫化)的頂部，可用等離子電弧焊及鎢極惰性氣體保護焊來修復，即先堆焊上合適的材料，再磨削到所要求的葉片高度。鈷基合金抗熱腐蝕性能好，是一種合適的堆焊材料。經驗表明，Ｒｅｎ１４２合金結合此工藝修復的葉片具有良好的結構完整性。除焊修外，低壓等離子噴涂ＭｃｒＡｌＹ涂層，已成功地用于修復葉片的頂部了，涂層厚度為２．０３ｍｍ。 2.3熱靜壓 熱靜壓是將葉片保持在１０００～１２００℃溫度和１００～２００ＭＰａ壓力的熱等壓條件下，可用于以下目的修復： ①消除焊后存在于金屬中的內應力； ②冶金成分退化修復，渦輪葉片在工作過程中會沿晶界出現(xiàn)脆生相，將降低葉片的塑性和強度，熱靜壓固溶處理可有效恢復葉片結構的退化情況； ③低循環(huán)疲勞的修復； ④蠕變損壞的修復。 熱靜壓可恢復葉片原有的強度極限和延伸率，延長蠕變斷裂壽命。 2.4噴丸強化 噴丸是以高速彈丸流撞擊受噴工件表面，在受噴材料的再結晶溫度下進行的一種冷加工方法。葉片噴丸強化可提高抗疲勞和抗應力腐蝕性能。它是利用高速彈丸在撞擊葉片時，葉片表面迅速伸長，從而引起表層材料在一定深度范圍內的塑性流動塑性變形。變形層的深度取決于彈丸撞擊程度和工件材料的力學性能，通常變形層深度可達０．１２ｍｍ～０．７５ｍｍ。改變噴丸參數(shù)，也可以得到合適的變層深度。當噴丸引起葉片表層材料塑性變形時，與表層相鄰的次表層材料也將由于表層變形而變形。但與表層相比較，次表層的變形程度較小，未達到該材料屈服點而保持彈性變形狀態(tài)，因此，表層與次表層的這種不均勻塑性變形，能引起材料受噴后的殘余應力場（即應力分布）的改變。試驗表明，噴丸后表層呈現(xiàn)殘余壓縮應力，而在一定深度的次表層則為拉伸應力。表層的殘余壓縮應力可比次表層的拉伸應力高達數(shù)倍。這種殘余應力分步模式很有利于疲勞強度和抗應力腐蝕性能的提高。 2.5涂層修復 許多性能先進的航空發(fā)動機渦輪葉片已應用涂層技術提高其抗氧化、抗腐蝕、耐磨、耐高溫性能以及渦輪的氣動效率，但葉片在使用過程中涂層會不同程度地缺損，因此，在葉片修理時都要對防護涂層進行修復，一般都要將原涂層剝落，重新涂覆新的涂層。另外，原沒有涂層的渦輪葉片，也可以在葉片基體表面涂覆防護涂層，以提高葉片的工作可靠性和使用壽命。目前，渦輪葉片所應用的涂層種類主要有抗氧化耐腐蝕涂層、ＭＣｒＡｌＹ金屬基陶瓷熱障涂層、耐磨涂層主要用于葉冠和葉根、封嚴涂層等，所采用的涂層制備工藝主要有以下幾種。 ①擴散滲金屬法：將某種防腐蝕金屬的化學成分在高溫下從填充物中釋放，轉移到部件上并擴散到里面，形成部件防腐的致密層。 ②熱噴涂工藝：采用氣體、液體燃料或電弧、等離子弧作熱源，將金屬、合金、金屬陶瓷、氧化物、碳化物等噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過高速氣流使其霧化、噴射沉積到工件表面而形成附著牢固的表層的方法。 ③物理沉積工藝及化學相沉積工藝：通過金屬或化學成分的蒸氣相遷移到基體金屬表面。此工藝受到工裝設備的限制，應用較少。 由于渦輪葉片工作環(huán)境惡劣、合金材料價格貴，其機械狀態(tài)檢測和修理受到航空動力界更多的重視。多年的實踐表明，先進的修理技術在航空發(fā)動機渦輪葉片的維修中的廣泛應用，在很大程度上有效提高了發(fā)動機的航線工作可靠性，降低了全壽命費用。當然，采用何種檢測技術及修理工藝，也要充分考慮維修的經濟性，因此，工藝復雜的維修技術一般只用于合金材料昂貴、制造工藝難度大的葉片。 目前，在我國，航空發(fā)動機渦輪葉片的機上孔探檢查已廣泛使用，但葉片的先進的修理技術應用不多，這與我國自己制造的發(fā)動機葉片材料并不十分昂貴有關。但隨著新型高性能的發(fā)動機研制生產，也將采用先進的渦輪葉片材料和制造工藝，這會使渦輪葉片的造價大幅增加。因此，對于國產航空發(fā)動機來說，渦輪葉片精確檢測與先進修理技術也有著非常廣闊的應用前景。 第 7 頁 共 12 頁 大傾角煤層綜采工作面安全回采技術實踐 摘要:該文以劉橋一礦煤礦II466綜采面為例,從頂?shù)装宓姆€(wěn)定性控制和支架結構參數(shù)設置兩方面入手,對大傾角綜采工作面關鍵回采技術進行了研究。 關鍵詞:大傾角煤層;綜采;支護系統(tǒng);穩(wěn)定性控制 引言 大傾角煤層是指埋藏傾角大于35的煤層。近年來快速發(fā)展的高產高效技術,使大部分礦區(qū)淺部開采條件好的煤層儲量將在較短的時限內枯竭,促使大傾角煤層的開采問題進入了人們的視野,并引起高度重視,如兗州礦區(qū)、淮南和淮北礦區(qū)等,要保持這些礦區(qū)高產高效和可持續(xù)發(fā)展就必須解決大傾角煤層的開采問題。 一、劉橋一礦工作面概況及開采技術特點 工作面位于陳集向斜東翼,劉橋向斜穿過工作面內,煤層形態(tài)受陳集向斜和劉橋向斜的控制,總體呈單斜形態(tài)。本工作面采用走向長壁后退式綜合機械化采煤,全部垮落法管理頂板。采用MGTY400/930-3.3D采煤機螺旋滾筒截割落煤,滾筒截深0.8m,采煤機螺旋滾筒配合SGZ800/800刮板運輸機鏟煤板裝煤,采用ZY6000/18.5/38(中部)、ZYG6000/18.5/38(端頭)、ZT23200/18/35(風巷)自移液壓支架支護頂板。工作面支架允許最大采高3.8m,最小采高2.05m,平均3.4m,循環(huán)進度0.6m。本面采用雙滾筒采煤機雙向割煤,往返一次進兩刀。在大傾角煤層中實施綜采,具有如下開采技術特點如下: (1)由于工作面傾角較大,頂板破斷垮落巖塊將沿底板向工作面下部采空區(qū)滑、滾,走向長壁開采時在工作面傾斜方向形成不均勻充填特征,從而導致工作面不同區(qū)域礦壓顯現(xiàn)不同; (2)在大傾角煤層中實施綜采,存在支架-圍巖系統(tǒng)的不穩(wěn)定性,特別是會出現(xiàn)大傾角形成的大變形,傾斜方向的動荷載,采場設備的下滑傾倒等問題; (3)隨著煤層傾角的逐漸增大,圍巖對支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求變得更加明顯,所以在整個支護系統(tǒng)的布置上,既要考慮其支護阻力的大小,更要注意其整體穩(wěn)定性控制。 二、大傾角煤層綜采關鍵技術 1、支架-圍巖相互作用關系 通常所說的采場支架-圍巖相互作用體系即老頂-直接頂-支架-底板系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中,支架與圍巖是相互作用相互影響的,圍巖的運動狀態(tài)影響支架的工作狀況和承載特性,而支架的工作狀況又反過來影響到圍巖穩(wěn)定性的控制效果。因此把支架-圍巖看作是一個相互作用和共同承載的力學體系,合理調節(jié)和處理支架-圍巖相互作用關系,是大傾角煤層綜采取得成功的關鍵。 2、支架受力狀況分析 在工作面整個支護系統(tǒng)中,液壓支架是維護采場安全生產的結構物,是控制圍巖穩(wěn)定的主要手段。 3、支護系統(tǒng)穩(wěn)定性控制措施 就采場支護系統(tǒng)而言,工作面支護的直接對象是直接頂巖層,通過直接頂間接地對老頂?shù)幕顒悠鹨欢ǖ目刂谱饔?。在整個支護系統(tǒng)中,支架并不是孤立存在的,而是處在一個由圍巖組成的支護體系之中,因此該支護體系的整體穩(wěn)定性與工作面頂?shù)装宓倪\移、破壞規(guī)律及支架固有的結構與參數(shù)有密切關系。 3.1頂板穩(wěn)定性控制 直接頂?shù)暮穸?老頂巖層對工作面頂板壓力的影響主要取決于直接頂?shù)暮穸?也就是說,老頂離煤層越遠,即直接頂厚度越大,破斷后形成的緩慢下沉式平衡的可能性也越大。II466工作面直接頂厚度為13m,這樣好的頂板條件為整個支護系統(tǒng)穩(wěn)定性控制提供了天然保障。來壓期間頂板控制措施:隨著工作面的推進,頂板來壓時,破斷巖塊的重量與支架的穩(wěn)定性成反比例關系,即直接頂跨落巖塊的范圍越大,施加于支架上的荷載越大,整個支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性也就越差?，F(xiàn)場可采取的控制措施:頂板來壓期間,應增大支架的初撐力和工作阻力,確保支護到位;支架基本垂直頂?shù)装逯гO,迎山角不超過3～5,不得有退山現(xiàn)象,要確保與頂板接觸嚴密,不允許空頂,不出現(xiàn)線接觸移架必須一次到位,避免反復支撐頂板。 3.2支架本身 支架自身固有的結構及參數(shù)對整個支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性有顯著影響,主要有支架的初撐力、工作阻力及支架底座寬度、支撐高度和支架重量等。支架的初撐力、工作阻力:由支架的受力狀況分析可知,為了控制支架下滑,從提高支架整體穩(wěn)定性角度出發(fā),支架必須保證一定的初撐力,并在工作時充分利用工作阻力。劉橋一礦II466大傾角工作面,所選支架型號為ZY6000/18.5/38,其初撐力為3524kN,工作阻力為4400kN,支護強度滿足頂板壓力的要求。為提高支架的初撐力,應保持支架處于完好狀態(tài),不漏液、串液、不自動卸載,并及時檢查供液管路,減少泵站壓力損失。支架底座寬度D和支撐高度h:支架底座越寬,支撐高度越低,穩(wěn)定性越好?，F(xiàn)場可采取的措施有:加大支架底座面積,確保支架與煤層底板接觸狀況良好,既能使底板對支架的支撐力分布合適,又能確保支架加大工作阻力時不破壞煤層底板;嚴格控制采高,確保采煤高度在2.8～3.3m,并保持頂板割平,防止支架頂梁與頂板點接觸或線接觸。支架重量G:由于支架重量與穩(wěn)定性成反比例關系,因此,只要支護強度能滿足要求,應盡量減輕支架重量,以提高其穩(wěn)定性。由于本工作面支架選型已經完成,支架本身的重量已經無法改變,在回采中主要是采取加快推進速度,由每班采2刀增加到每班采3刀,以避免破斷的直接頂荷載長時間作用在支架上。 3.3底板穩(wěn)定性控制 大傾角煤層開采后不僅引起工作面頂板巖層的移動和破壞,也將導致底板巖層沿工作面傾斜方向向下滑移。底板的這種滑移、破壞使大部分支架失去了理想的支撐基礎,降低了支護體系剛度,增強了支架失穩(wěn)破壞的趨勢。影響底板破壞的因素主要有煤層傾角、支架與底板巖層間的摩擦等。煤層傾角:II466工作面煤層傾角平均為28.8,由于本工作面煤層傾角大,增強了底板失穩(wěn)、滑移、破壞的趨勢。底板摩擦因數(shù):底板摩擦力越大,支架需要的抗滑力就會越小。為提高底板摩擦力,現(xiàn)場可采取以下措施:采煤機割煤后應及時清理工作面浮煤,避免因浮煤引起底板與支架底座之間摩擦力的減小;及時處理頂板淋水,并定期檢查支架乳化液管路及各部位密封情況,以防因水的原因而降低了底板摩擦系數(shù)。 三、結論 (1)大傾角煤層綜采技術的核心是工作面支護系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨煤層傾角增大,上覆巖層重力的切向分力增大而法向分力減小,因此工作面支護系統(tǒng)所受的工作載荷變小,而引起支護系統(tǒng)失穩(wěn)的外載加大,所以,工作面巖層控制的重點不僅僅是提高支護系統(tǒng)的工作阻力,還應加強支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。 (2)采場支架并不是孤立存在的,而是處在一個由圍巖組成的支護體系之中,該支護體系的整體穩(wěn)定性與工作面頂?shù)装宓倪\移、破壞規(guī)律及支架固有結構與參數(shù)有密切關系。 (3)大傾角煤層開采后不僅引起工作面頂板巖層的移動和破壞,也將導致底板巖層在一定范圍的移動和破壞。 參考文獻: [1]錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社,xx,11. [2]余本勝,周勝貴,鄂長銀.大傾角軟煤層綜采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律研究[J].煤炭工程,xx,(4):55～57. 第 11 頁 共 12 頁 行業(yè)資料 本文至此結束，感謝您的瀏覽! （資料僅供參考） 下載修改即可使用 第 12 頁 共 12 頁