CN117071019A - 一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，将出现氧化皮卡涩问题的汽轮机阀杆拆解后，采用有机酸清洗液对阀杆表面的氧化皮进行清洗，待氧化皮大部分溶解后，将阀杆取出并用碱性水进行水冲洗，冷风吹干；之后，采用机械方法对阀杆进行打磨，将阀杆表面的氧化皮清理干净；对阀杆的外径进行量取，确定阀杆的外径减少量；再采用电刷镀的方法对阀杆进行电镀Ni，对阀杆进行尺寸补偿；最后，对电镀Ni的区域进行渗铝，在阀杆易发生高温氧化的部位形成Ni‑Al合金涂层。本发明易于实现，可在在役的汽轮器主汽阀阀杆上制备出抗高温氧化能力强、耐磨性好的Ni‑Al合金涂层，并可对阀杆与阀套的配合间隙进行补偿，保证了阀杆与阀套的尺寸配合要求。

Description

一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法

技术领域

本发明属于材料高温氧化技术领域，具体涉及一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法。

背景技术

高中压主汽门、调门是火电或核电机组汽轮机用于快速切断汽轮机进汽、实现停机的保护装置，其快速开关是防止汽轮机因超速发生飞车、轴系断裂、汽轮机报废等安全事故的关键措施。高中压主汽门、调门的开关卡涩问题是目前火力发电厂重点防范的安全隐患，材料表面氧化皮的生成与脱落是导致高中压主汽门、调门卡涩的主要原因之一。

目前，机组在大修期间，普遍采用砂纸打磨或车床加工的方式将阀座、阀碟密封面、阀杆及阀套等部件表面的氧化皮清理，但阀杆与阀套间存在配合间隙要求，如打磨不当则会导致阀杆报废。对于在役汽轮机主汽门阀杆来说，氧化皮卡涩问题的治理一方面需要提高材料自身的抗高温氧化能力，另一方面需要对阀杆因高温氧化造成的材料损失进行尺寸补偿。

制备抗高温氧化涂层是提高阀杆抗高温氧化能力的有效手段，目前通过超音速火焰喷涂工艺制备的NiCr-Cr₃C₂涂层已经在火电领域得到应用，该工艺多用于处理超超临界机组高等级合金材质的新阀杆。该类涂层的制备工艺要求较为苛刻，与超临界、亚临界机组主汽门使用的低等级合金阀杆不配套，且不适用于在役阀杆的修复。渗铝是另外一条提高材料的抗高温氧化能力的方法，涂层制备的工艺要求较低，但该类涂层的尺寸补偿效应有效，不适用于在役汽轮机阀杆的修复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，提高汽轮机在役主汽门阀杆的抗高温氧化能力，并对阀杆因高温氧化造成的材料损失进行尺寸补偿。

本发明采用以下技术方案：

一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，采用有机酸清洗液对汽轮机阀杆表面进行清洗，然后用碱性水进行冲洗；对冲洗干净的汽轮机阀杆表面进行打磨处理；依据汽轮机阀杆外径的减少量，对汽轮机阀杆进行电镀Ni；对汽轮机阀杆电镀Ni的区域进行渗铝，形成Ni-Al合金涂层。

具体的，有机酸清洗液中，按质量百分数计，包括4％～8％的化学清洗剂，0.3％～0.5％的缓蚀剂和0.1％～0.3％的还原剂。

进一步的，化学清洗剂为柠檬酸、EDTA或羟基乙酸中的一种。

具体的，采用有机酸清洗液对汽轮机阀杆表面进行清洗的温度为85～95℃。

具体的，碱性水的浓度为1％。

进一步的，碱性水为NaOH、Na₂CO₃或氨水中的一种。

具体的，采用机械方法对汽轮机阀杆表面进行打磨处理。

具体的，对汽轮机阀杆与阀套配合部位进行电镀Ni。

进一步的，电镀Ni层的厚度为汽轮机阀杆外径减少量的1/4。

具体的，渗铝的方式为浆料渗铝或粉末包埋渗铝，渗铝的温度为汽轮机阀杆材料回火温度的下限。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，操作简单，易于实现。在提高阀杆抗高温氧化能力的同时，可对阀杆因高温氧化造成的材料损失进行尺寸补偿。

进一步的，有机酸清洗液中，按质量百分数计，包括4％～8％的化学清洗剂，0.3％～0.5％的缓蚀剂和0.1％～0.3％的还原剂，可有效保证有机酸清洗液对阀杆表面氧化皮的清洗效果，并控制基体的腐蚀。

进一步的，采用有机酸清洗液对汽轮机阀杆表面进行清洗的温度为85～95℃，可有效保证有机酸的清洗能力。

进一步的，阀杆化学清洗后采用冲洗的碱性水浓度为1％，可有效对阀杆表面残留的有机酸进行中和。

进一步的，对化学清洗后的汽轮机阀杆表面进行打磨处理，使阀杆表面残留的氧化物完全清除，保证电镀Ni层与基体的结合力。

进一步的，电镀Ni层的厚度为汽轮机阀杆外径减少量的1/4，以保证渗铝处理后阀杆外径的尺寸恢复到原始外径尺寸。

进一步的，阀杆电镀Ni后进行渗铝处理，可在阀杆表面形成高硬度、高抗氧化能力NiAl涂层，使阀杆具有优异的耐磨性能和抗高温氧化能力。

综上所述，本发明操作简单、易于实现，在提高阀杆自身抗高温氧化能力的基础上，对阀杆因高温氧化造成的材料损失进行尺寸补偿。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。

本发明中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“6～22”表示本文中已经全部列出了“6～22”之间的全部实数，“6～22”只是这些数值组合的缩略表示。

本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。

本发明中，本文中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。

除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本发明中。

本发明提供了一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，将出现氧化皮卡涩问题的汽轮机阀杆拆解后，采用有机酸清洗液对阀杆表面的氧化皮进行清洗，待氧化皮大部分溶解后，将阀杆取出并用碱性水进行水冲洗，冷风吹干；之后，采用机械方法对阀杆进行打磨，将阀杆表面的氧化皮清理干净；对阀杆的外径进行量取，确定阀杆的外径减少量；再采用电刷镀的方法对阀杆进行电镀Ni，对阀杆进行尺寸补偿；最后，对电镀Ni的区域进行渗铝，在阀杆易发生高温氧化的部位形成Ni-Al合金涂层。本发明易于实现，可在在役的汽轮器主汽阀阀杆上制备出抗高温氧化能力强、耐磨性好的Ni-Al合金涂层，并可对阀杆与阀套的配合间隙进行补偿，保证了阀杆与阀套的尺寸配合要求。

请参阅图1，本发明一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，包括以下步骤：

S1、阀杆表面氧化皮的化学清洗；

将出现氧化皮卡涩问题汽轮机阀杆拆解后，放入到清洗槽中，采用有机酸清洗液对阀杆表面的氧化皮进行清洗，待氧化皮大部分溶解后，将阀杆取出并用低浓度的碱性水进行冲洗，再采用自来水进行水冲洗，冷风吹干。

按质量百分数计，清洗剂中含有4％～8％的化学清洗剂，0.3％～0.5％的缓蚀剂和0.1％～0.3％的还原剂。

阀杆清洗采用的化学清洗剂为柠檬酸、EDTA或羟基乙酸中的一种，清洗剂中还含有缓蚀剂和还原剂(避免清洗过程中Fe³⁺的产生)，清洗剂的温度控制在85～95℃。

阀杆表面氧化皮化学清洗后，采用的冲洗水为浓度1％的碱性溶液，为NaOH、Na₂CO₃或氨水中的一种。

S2、机械打磨；

采用机械方法(喷砂或砂纸打磨)对阀杆进行打磨，将阀杆表面残留的氧化皮清理干净。

S3、尺寸称量；

采用游标卡尺对阀杆的外径进行量取，确定阀杆的外径减少量。

S4、电镀；

采用电镀的方法对阀杆与阀套配合部位进行电镀Ni，电镀Ni层的厚度控制在阀杆外径减少量的1/4。

阀杆的电镀采用电刷镀或局部电镀的方式进行，如采用局部电镀，阀杆再浸入到电镀液前需要对不进行电镀的区域采用密封胶进行保护。

S5、渗铝。

对阀杆与阀套配合部位的电镀Ni区域进行渗铝，在阀杆易发生高温氧化的部位形成Ni-Al合金涂层。

阀杆电镀Ni区域的局部渗铝采用浆料渗铝或粉末包埋渗铝的方式进行，渗铝温度需控制在阀杆材料回火温度的下限，如采用包埋渗铝，需加工特定的夹具将拟进行局部渗铝的部位包裹，不进行渗铝的部分需要刷涂耐高温的密封胶进行保护。

本发明一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法同样适用于汽轮机的调节阀、阀套、阀碟等蒸汽流通部件的抗高温氧化处理。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

首先，将某亚临界火电机组出现氧化皮卡涩问题汽轮机阀杆拆解后，放入到带有加热功能的清洗槽中，采用柠檬酸清洗剂(4％～8％柠檬酸+0.3％～0.5％缓蚀剂+0.1％～0.3％还原剂)，在90℃条件下对阀杆表面的氧化皮进行清洗，待氧化皮大部分溶解后，将阀杆取出并用1％NaOH进行碱性中和冲洗，再采用自来水冲洗，冷风吹干；

采用800#砂纸对对阀杆进行打磨，将阀杆表面残留的氧化皮清理干净；采用游标卡尺对阀杆的外径进行量取，查阅该部件的标准尺寸，确定阀杆的外径减少量；

采用溶液及电刷镀工艺对阀杆与阀套配合部位进行电镀Ni，电镀过程中重点监测阀杆的外径尺寸变化，当电镀Ni层的厚度达到阀杆外径减少量的1/4左右后停止电镀，电镀后需对阀杆进行水冲洗，冷风吹干；

最后，电镀Ni的部位进行粉末包埋渗铝，首先采用夹具包套将拟进行局部渗铝的部位包裹，在包套冲填充渗铝剂(Al₂O₃：Al：NH₄Cl＝70:20:10)，在不进行渗铝的部分需要刷涂耐高温的密封胶进行保护，待密封胶干燥后，将阀杆放入到真空炉(650℃)中进行渗铝，8h后管壁真空炉电源，带阀杆随炉冷却至室温后取出，去除夹具包套，将阀杆表面的渗铝剂及高温密封胶去除，采用1000#砂纸对阀杆表面进行打磨。

综上所述，本发明一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，本发明操作简单、易于实现，在提高阀杆自身抗高温氧化能力的基础上，对阀杆因高温氧化造成的材料损失进行尺寸补偿。。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，采用有机酸清洗液对汽轮机阀杆表面进行清洗，然后用碱性水进行冲洗；对冲洗干净的汽轮机阀杆表面进行打磨处理；依据汽轮机阀杆外径的减少量，对汽轮机阀杆进行电镀Ni；对汽轮机阀杆电镀Ni的区域进行渗铝，形成Ni-Al合金涂层。

2.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，有机酸清洗液中，按质量百分数计，包括4％～8％的化学清洗剂，0.3％～0.5％的缓蚀剂和0.1％～0.3％的还原剂。

3.根据权利要求2所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，化学清洗剂为柠檬酸、EDTA或羟基乙酸中的一种。

4.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，采用有机酸清洗液对汽轮机阀杆表面进行清洗的温度为85～95℃。

5.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，碱性水的浓度为1％。

6.根据权利要求5所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，碱性水为NaOH、Na₂CO₃或氨水中的一种。

7.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，采用机械方法对汽轮机阀杆表面进行打磨处理。

8.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，对汽轮机阀杆与阀套配合部位进行电镀Ni。

9.根据权利要求8所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，电镀Ni层的厚度为汽轮机阀杆外径减少量的1/4。

10.根据权利要求1所述的在役汽轮机主汽门阀杆抗高温氧化提升方法，其特征在于，渗铝的方式为浆料渗铝或粉末包埋渗铝，渗铝的温度为汽轮机阀杆材料回火温度的下限。