電力增材再造是指針對電力行業(yè)損壞或將報廢的零部件,在性能失效分析、壽命評估等分析的基礎上,采用一系列先進增材制造技術,包括焊接、堆焊、熱噴涂、電刷鍍、電火花沉積以及納米表面工程技術等等,對損壞或將報廢的零部件進行再制造修復處理,使再制造產品質量達到或超過新品的技術過程。
電力增材再造是低碳先進制造技術,是對先進制造技術的補充和發(fā)展,符合國家綠色循環(huán)經濟發(fā)展。電力增材再造是電力設備材料全壽命周期管理的延伸和創(chuàng)新,是實現(xiàn)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術途徑。
本書在介紹利用焊接和其他表面工程技術手段實施電力增材再造時立足實際應用,在介紹利用納米方法實施電力增材再造時注重理論研究,集實踐經驗、理論分析于一體。
電力增材再造可使電力行業(yè)廢舊產品中蘊含的價值得到最大限度的開發(fā)和利用,是廢舊電力產品資源化的最佳形式和首選途徑,是節(jié)約資源的重要手段。失效分析、材料斷口分析、無損探傷分析為電力增材再造提供了失效原因分析手段。對于電力可焊鋼材、鑄鋼鑄鐵部件、受熱面管道、典型轉動部件等電力增材再造的主要部件,在焊接技術、堆焊技術、熱噴涂技術、電刷鍍技術和電火花表面強化技術這幾種常用的增材再造方法中選擇恰當?shù)脑僭旆椒,配備恰當(shù)脑僭觳牧,制定并嚴格?zhí)行恰當?shù)脑僭旃に噷@得非常重要。不僅如此,傳統(tǒng)微米增材再造方法已經無法完全滿足電站快速發(fā)展所帶來的新要求,納米增材再造方法因其顯著改善電站金屬部件的組織結構并賦予這些部件新的性能而成為未來治理方法發(fā)展趨勢。闡明納米噴涂材料的制備方法,綜合對比微米、納米復合涂層的綜合性能,為電力增材再造治理提供納米治理方法具有重要的工程實際意義。本書第一章主要介紹增材再造的概念、國內外研究的歷程及經驗、電力行業(yè)增材再造的前景;第二章主要介紹失效分析、斷口分析、無損探傷分析等技術手段,為電力失效部件查明失效原因提供技術手段;第三章主要介紹電力增材再造常用的幾種方法及特點;第四章主要介紹電力可焊鋼材增材再造所采用的焊接及熱處理工藝;第五章主要介紹鑄鋼鑄鐵部件增材再造時的焊接及熱處理、檢驗工藝;第六章主要介紹電力受熱面典型失效形式、增材制造時所用熱噴涂工藝;第七章主要介紹典型轉動部件發(fā)電機大軸、各類傳動軸、磨煤輥、風機葉片、汽輪機葉片等,利用焊接、堆焊、熱噴涂、電刷鍍、電火花表面強化等手段增材再造時的具體工藝;第八章主要介紹納米表面工程的特點,納米團聚造粒方法的特點及應用,新型納米涂層的制備工藝,綜合對比納米涂層性能特點,結合工程實際應用案例說明了增材再造效果。本書以工程實際應用案例為基礎,重點說明電力增材再造過程中的方法要點。期望讀者能夠從本書中得到啟發(fā),獲得一絲幫助。本書是在內蒙古電力科學研究院領導的大力支持下完成的。在編寫過程中,得到了相關專業(yè)技術人員提供的技術資料和鼎立協(xié)助。內蒙古自治區(qū)涂層與薄膜重點實驗室提供了技術指導與支持。在此,對給予支持的各位領導、提供協(xié)助的各位同事、進行關心的各位朋友表示衷心的感謝!書中參考了專家的著作,引用了前輩的觀點,借鑒了同行的經驗,在此謹致謝意!本書由內蒙古電力(集團)有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司自籌科技項目2023-ZC-1-02納米功能涂層在線路材料表面制備及性能研究資助。限于作者知識水平,書中疏漏與不足之處在所難免,懇請讀者予以批評指正!
劉曉明,正高級工程師,內蒙古電力科學研究院設備材料技術中心副主任(正旗縣公司級),主要從事電力微米、納米新材料的研究及應用工作。辛力堅,正高級工程師,內蒙古電力科學研究院副院長,主要從事電網技術監(jiān)督、技術服務、數(shù)字化專業(yè)管理工作。曹斌,正高級工程師,內蒙古電力科學研究院副院長、內蒙古電力(集團)有限責任公司科技創(chuàng)新中心副主任,主要從事新能源并網仿真與測試工作。
前言
第一章 電力增材再造概述 1
第一節(jié) 增材再造概念 1
第二節(jié) 增材再造研究現(xiàn)狀 5
第三節(jié) 電力行業(yè)增材再造前景 8
第二章 電力設備材料綜合分析 14
第一節(jié) 失效分析 14
第二節(jié) 材料斷口分析 19
第三節(jié) 無損探傷分析 29
第三章 電力增材再造常用方法 34
第一節(jié) 焊接技術 34
第二節(jié) 堆焊技術 40
第三節(jié) 熱噴涂技術 47
第四節(jié) 電刷鍍技術 56
第五節(jié) 電火花表面強化技術 59
第四章 電力典型鋼材增材再造 63
第一節(jié) 電力典型鋼材焊接性分析 63
第二節(jié) 電力典型鋼材化學成分及力學性能 70
第三節(jié) 電力典型鋼材特性及主要應用范圍 73
第四節(jié) 電力典型鋼材焊接工藝 78
第五章 電力典型鑄件增材再造 82
第一節(jié) 鑄鋼部件焊接 82
第二節(jié) 鑄鐵部件焊接 95
第六章 電力受熱面管道增材再造 101
第一節(jié) 受熱面管道概述 101
第二節(jié) 受熱面管道主要失效形式及原因 103
第三節(jié) 受熱面熱噴涂增材再造 114
第七章 電力典型轉動部件增材再造 119
第一節(jié) 軸的增材再造 119
第二節(jié) 磨煤輥增材再造 125
第三節(jié) 風機葉輪葉片增材再造 129
第四節(jié) 汽輪機動葉片增材再造 132
第八章 電力納米涂層增材再造 135
第一節(jié) 納米表面工程 135
第二節(jié) 納米熱噴涂技術 138
第三節(jié) 納米熱噴涂材料的制備 141
第四節(jié) 納米復合涂層抗腐蝕性能 147
第五節(jié) 納米復合涂層抗磨損性能 149
第六節(jié) 納米涂層增材再造工程應用 157
參考文獻 161