汽轮机低压转子末级叶片水蚀部位Jet-Kote®超音速喷涂保护项目介绍
第一章概述
第一节末级叶片水蚀部位JK超音速喷涂保护简介
现役机组中，低压转子末级叶片处于特殊湿蒸汽区，在小流量、低真空工况下，叶片水蚀损伤或多或少存在。

叶片水蚀后，轻者增加叶片表面粗糙程度，蒸汽效能减弱；重者在叶片水蚀部位缺损处产生裂纹，经长期运行后会导致叶片断裂，引发事故。

通过多家火力发电厂多台次、不同类型机组现场超音速喷涂保护应用效果来看，JK135超音速保护涂层，能够阻止叶片水蚀或减缓水蚀速度，有效延长叶片使用寿命，降低机组检修费用，并提高机组运行的安全性。

第二节 JK超音速喷涂发展史
现代工业的发展对各类机械零件的性能提出了更高的要求，与之对应，对材料的研制及其加工工艺提出了挑战。

基于对工件综合性能及性能价格比的考虑，单一材料显然无法满足要求。

在这种情况下，各类硬面技术（Hardfacing）、喷涂工艺应运而生，并获得长足发展。

早在上世纪70年代，美国的Browning工程公司发明了JK超音速喷涂，1983年获得美国专利。

1986年该专利转到了美国Deloro Stellite （集团）公司，由美国Deloro Stellite (集团)公司统一开发、销售，并提供技术服务。

1987年上海司太立有限公司从美国Deloro Stellite (集团)公司引进了这种国际上最先进的设备及相关专利技术，使之服务于中国经济。

经过十几年的不懈努力，上海司太立有限公司已熟练地使用
此工艺，并在航空航天、石油、电力、造纸、化工等行业广泛应用。

第二章末级叶片水蚀部位JK超音速喷涂
保护介绍
第一节 JK超音速喷涂保护工艺原理
JK超音速喷涂保护是美国DELORO STELLITE（集团）公司专利工艺。

其原理是采用干净、蒸汽压高、热焓值大的丙烯气体和高压氧气，使两者通过特殊设计的喷枪，以4～5马赫的速度产生高速燃气流。

在氮气引导保护下，涂层材料粒子被注入燃气流内加速，从而形成高动能粒子束。

粒子与工件表面接触后实现机械嵌合，进而形成保护层。

由于JK超音速喷涂系统产生的燃气流温度适中；粒子加速过程中吸收热量很少；粒子的飞行速度很高；尺寸微小，因此形成的保护层具有结合强度高、致密度高、均一性好等特点。

第二节 JK超音速喷涂保护设备构成
JK超音速喷涂保护使用美国DELORO STELLITE（集团）公司原装进口JET-KOTE®超音速喷涂系统及JK3000®型喷枪。

美国DELORO STELLITE（集团）公司作为超音速喷涂的创始人，其工艺、设备、材料经过多年不断完善，制备的超音速保护涂层，性能达到国际领先水平。

其JK135超音速保护涂层经美国最大的航空发
动机制造商–通用飞机公司系统评估，其结合强度达到65MPa以上，致密度超过99%，具有优越的耐高温氧化、耐冲蚀、耐磨料磨损性能。

通用飞机公司现全部采用该涂层对生产的涡轮发动机主要部件（叶片、燃料喷嘴、发动机密封面等）进行保护处理。

JK超音速喷涂保护设备构成如下图：
第三节末级叶片水蚀部位JK超音速喷涂保护使用材料1）气体材料
●燃料气●导燃气：氧气（O2）
主燃料气：丙烯（C3H6）●载粉气：氮气（N2）
导向燃料气：氢气（H2）
2）喷砂毛化材料：A级棕刚玉砂, 颗粒规格为A f 36～46。

3）涂层材料
针对汽轮机低压转子末级叶片水蚀机理及特点，选用美国DELORO STELLITE（集团）公司原装进口JKl35金属陶瓷材料。

JKl35为质地高度均匀的碳化物-镍铬钴合金复合粉末,尺寸规格为325目/D。

第四节末级叶片水蚀部位JK超音速喷涂保护施工流程1）在施工现场组装自备喷涂工作棚。

2）确定末级叶片喷涂保护部位。

3）制作喷涂挡板。

4) 设备管路连接、检漏及调试。

5) 喷涂保护部位毛化处理。

6) 清洗喷涂保护部位。

7) 设备试运行，喷涂涂层试样。

8) 正式喷涂保护作业。

第五节 JK超音速喷涂保护质量保证及验收
1）JK超音速喷涂保护质量保证
在国内表面工程行业中，上海司太立有限公司是唯一一家由百余年历史的美国DELORO STELLITE（集团）公司控股的外资企业，其产品曾获得过多个国家、国际组织和国际知名企业（ISO—9001、GTS、TÜV、ROLLS-ROYCE）高等级质量认证。

JK超音速喷涂系统制备的JKl35保护涂层，除经美国最大的航空发动机制造商–通用飞机公司系统评估，又经国内最大的航空发动机制造商–西安航
空发动机（集团）有限公司的国家双认证“理化检测中心”检测，并经原国家电力工业部“热力发电设备及材料质量检验测试中心”确认，其质量不低于美国通用公司合格涂层性能。

经过近几年的不懈努力，国内多家火力发电厂多台次、不同类型机组（上汽、北汽、哈汽、东汽）应用了JK超音速喷涂现场保护或预保护叶片技术，实践证明JK135保护涂层质量可靠，提高叶片使用寿命效果明显。

2）JK超音速喷涂保护质量验收
在ISO9001质量认证体系中，JK超音速喷涂保护，属于一种特殊工艺，不能通过传统的检验方法进行质量评定。

即涂层性能是靠设备、材料的选用，过程控制及作业人员的规范化操作来保证的。

为此，我们可为用户提供JK135保护涂层试样，供用户进行涂层性能检测。

相关标准：《热喷涂涂层结合强度测试标准》 ASTM.C-633 《热喷涂涂层耐磨料磨损性能测试标准》ASTM.G-99
《热喷涂涂层耐腐蚀性能测试标准》 ASTM.G-90
《热喷涂涂层盐喷试验测试标准》 ASTM.B-117
第六节相关情况
1）汽轮机低压转子末级叶片水蚀机理及特点
汽轮机低压转子末级叶片处于特殊湿蒸汽区，该区域内汽流含有一定量大小不同的液滴。

液滴直径不同，其流速也不同，它们以不同的速度、角度，撞击叶片的叶顶进汽边背弧不同宽度及
高度处。

其撞击叶片表面有两个运动过程，初始阶段在表面形成很高压力，然后沿叶片表面向四周飞速扩散并伴随产生激波阵面。

激波阵面随之形成对叶片表面的冲击波，使叶片表面逐渐变形和硬化，从而导致疲劳裂纹产生并逐渐扩散，形成碎片导致剥落，叶片表面呈现锯齿状及凹坑，随之应力在该处集中，严重的还导致叶片断裂。

另外，末级叶片在小流量、低真空工况下，叶片底部负反动度会变得很大，使叶片出口边下半部形成大范围的回流区。

回流的蒸汽携带着液滴撞击叶片下半部出汽边背弧，使其产生0.5~1.5mm深的齿状小缺口，水蚀宽度一般为5~10mm，高度为200~400mm。

根据对680、700型叶片的应力计算和测量显示，叶片底部出汽边0~300mm范围内承受着巨大的离心拉应力和较大的振动应力。

相关部门对多地区不同类型汽轮机70多组末级叶片水蚀导致叶片断裂事故的统计分析，叶根出汽边背弧事故率占到80%以上。

因而叶片型线底部出汽边背弧的水蚀比叶顶进汽边背弧的水蚀有更大的安全危害性。

2）汽轮机低压转子末级叶片采取的防水蚀措施现状
功率为50MW及大于50MW以上的汽轮机低压转子末级叶片，出现叶顶进汽边背弧及叶根出汽边背弧的水蚀损伤，是普遍存在的问题。

就损伤程度而言，叶顶进汽边背弧水蚀损伤明显大于叶根出汽边背弧；从叶片受力状态来分析，叶根出汽边背弧水蚀损
伤对叶片运行的安全危险性远大于叶顶进汽边背弧。

因此对叶根出汽边背弧与叶顶进汽边背弧采取保护措施同等重要。

国内现役机组中，汽轮机制造厂除在低压转子末级叶片叶顶进汽边背弧采取防水蚀保护措施（钎焊司太立合金片、电火花强化、高温表面淬火硬化、表面渗氮）外, 叶根出汽边背弧并未采取防水蚀保护措施。

而且对于运行10～15年以上的末级叶片叶顶进汽边背弧，除钎焊司太立合金片的部位，还保留部分合金片外，其它防水蚀处理工艺的硬化层已被水蚀殆尽。

JK超音速喷涂保护，可在汽轮机大修现场，对叶根出汽边背弧和叶顶进汽边背弧都进行保护处理。

由于其喷涂设备及材料先进、操作工艺及过程控制严格，涂层具有极佳的抗水蚀、耐磨损、耐高温氧化性能。

通过多家火力发电厂多台次、不同类型机组现场超音速喷涂保护应用效果来看，其能够阻止叶片水蚀或减缓水蚀速度，有效延长叶片使用寿命，降低机组检修费用，并提高机组运行的安全性。

JK超音速喷涂保护是一颗耀眼的明星，让我们共同携起手来，真诚合作，为电力行业汽轮机组的安全、经济运行作出贡献。