謝小青  收集整理

上海電氣凱士比核電泵閥有限公司

在傳統的離心泵維護中，重要零部件（如葉輪、密封環、軸套、泵軸）一旦出現嚴重腐蝕、磨損或汽蝕，最常見的做法是整體更換。這不僅導致高昂的備件采購費用和漫長的停機等待時間，從全生命周期的角度看，也是一種資源浪費。

激光熔覆（Laser Cladding）技術，又稱激光再制造，為我們提供了一種高性能、長壽命、低成本的替代方案。它不再僅僅是“修復”，而是“性能提升再制造”。

1）設備：某化工廠一臺高溫稀硫酸輸送用離心泵（6級泵）。

2）故障：316L不銹鋼葉輪在運行18個月后，出口葉片區域出現嚴重的汽蝕和沖刷磨損，導致揚程和效率顯著下降，無法滿足工藝要求。

3）傳統方案：采購新葉輪。費用高（約15萬人民幣），交貨期長達12周。工廠無法承受如此長的停機時間。

2. 技術分析與決策

對失效葉輪進行了檢測：

1）基材：316L不銹鋼（良好，無疲勞裂紋）。

2）損傷：局部型線缺失，最大磨損深度約4mm。

3）工況：介質為含少量氯離子的80°C稀硫酸，存在汽蝕現象。

1）熱輸入大：易導致薄壁的316L葉輪產生嚴重熱變形，難以校正。

2）稀釋率高：焊材與基材熔合過多，會降低覆層材料的耐腐蝕性能。

3）熱影響區（HAZ）性能下降：可能導致葉輪本體抗晶間腐蝕能力下降。

3. 激光熔覆修復方案與執行

步驟一：預處理

1）采用精密數控機床對磨損區域進行清根處理，去除全部疲勞層，并加工出均勻的待熔覆表面。

2）徹底清潔，去除油污和水分。

1）鑒于介質為稀硫酸，選擇哈氏合金C-276粉末作為熔覆材料。其耐氯離子點蝕和耐稀硫酸腐蝕性能遠優于316L。

2）這是一個關鍵機會點：激光熔覆允許為零件“量身定制”一個更高級別的耐磨耐腐表面，實現性能升級，而不僅僅是恢復原樣。

1）使用高功率半導體激光器+同軸送粉系統。

2）通過六軸機器人進行精密路徑控制，確保熔覆層均勻覆蓋在葉片型面上。

3）精密控制熱輸入：激光能量高度集中，熱影響區極小（通常<0.5mm），極大地抑制了葉輪的變形。

4）采用分層掃描策略，控制層間溫度，避免組織過熱。

1）熔覆完成后，進行100%滲透檢測（PT），確保熔覆層無裂紋、無氣孔。

2）使用五軸數控機床精加工至葉輪原始設計型線尺寸和公差（ISO 19407標準），保證水力性能完全恢復。

1）性能：修復后的葉輪水力性能完全達標。哈氏C-276覆層的表面硬度（~250 HB）和耐腐蝕性遠超原316L葉輪。

2）壽命：該葉輪已穩定運行超過36個月，仍在繼續使用。壽命達到甚至超過了新葉輪的2倍。

3）經濟性：

a. 修復總成本（含材料、加工、檢測）約為新葉輪的40%。

b. 停機時間從12周縮短至1周，為工廠避免了巨大的停產損失。

4）變形控制：經三坐標測量機（CMM）檢測，葉輪的整體變形量控制在0.05mm以內，完全滿足動平衡要求。

1）機會點：可以在低成本基材（如45#鋼、304不銹鋼）表面熔覆高性能合金（如司太立Stellite、碳化鎢WC、鎳基/鈷基合金），制造出“雙金屬”結構零件，既保證整體韌性，又擁有極端耐磨/耐腐表面。

2）應用：在渣漿泵、脫硫泵等極端磨損工況下，這是延長壽命數倍的“殺手锏”技術。

1）極小熱變形：非常適合修復薄壁、復雜型面的零件（如閉式葉輪），避免了傳統堆焊后難以校正或校正導致內傷的問題。

2）低稀釋率（通常<5%）：確保覆層材料的功能性成分不被基體稀釋，保持了其最優的耐腐蝕和耐磨性能。

作為一名技術人員，應該認識到激光熔覆技術已經不再是實驗室里的“黑科技”，而是經過工程驗證的、成熟可靠的資產完整性管理利器。

它在離心泵修復領域的最大機會在于：它將一個被動的、成本消耗型的“維修”活動，轉變為一個主動的、價值創造型的“性能再制造”過程。 對于致力于降本增效、提高設備可靠性和實現可持續發展的工業企業而言，投資或合作建立激光熔覆再制造能力，是一項極具戰略眼光的決策。

未來，隨著激光設備成本下降、工藝數據庫的完善以及“激光熔覆+機器人+3D掃描”數字化修復體系的普及，這項技術必將在流程工業的設備管理中扮演越來越重要的角色。