谢小青  收集整理

上海电气凯士比核电泵阀有限公司

在传统的离心泵维护中，重要零部件（如叶轮、密封环、轴套、泵轴）一旦出现严重腐蚀、磨损或汽蚀，最常见的做法是整体更换。这不仅导致高昂的备件采购费用和漫长的停机等待时间，从全生命周期的角度看，也是一种资源浪费。

激光熔覆（Laser Cladding）技术，又称激光再制造，为我们提供了一种高性能、长寿命、低成本的替代方案。它不再仅仅是“修复”，而是“性能提升再制造”。

1）设备：某化工厂一台高温稀硫酸输送用离心泵（6级泵）。

2）故障：316L不锈钢叶轮在运行18个月后，出口叶片区域出现严重的汽蚀和冲刷磨损，导致扬程和效率显著下降，无法满足工艺要求。

3）传统方案：采购新叶轮。费用高（约15万人民币），交货期长达12周。工厂无法承受如此长的停机时间。

2. 技术分析与决策

对失效叶轮进行了检测：

1）基材：316L不锈钢（良好，无疲劳裂纹）。

2）损伤：局部型线缺失，最大磨损深度约4mm。

3）工况：介质为含少量氯离子的80°C稀硫酸，存在汽蚀现象。

1）热输入大：易导致薄壁的316L叶轮产生严重热变形，难以校正。

2）稀释率高：焊材与基材熔合过多，会降低覆层材料的耐腐蚀性能。

3）热影响区（HAZ）性能下降：可能导致叶轮本体抗晶间腐蚀能力下降。

3. 激光熔覆修复方案与执行

步骤一：预处理

1）采用精密数控机床对磨损区域进行清根处理，去除全部疲劳层，并加工出均匀的待熔覆表面。

2）彻底清洁，去除油污和水分。

1）鉴于介质为稀硫酸，选择哈氏合金C-276粉末作为熔覆材料。其耐氯离子点蚀和耐稀硫酸腐蚀性能远优于316L。

2）这是一个关键机会点：激光熔覆允许为零件“量身定制”一个更高级别的耐磨耐腐表面，实现性能升级，而不仅仅是恢复原样。

1）使用高功率半导体激光器+同轴送粉系统。

2）通过六轴机器人进行精密路径控制，确保熔覆层均匀覆盖在叶片型面上。

3）精密控制热输入：激光能量高度集中，热影响区极小（通常<0.5mm），极大地抑制了叶轮的变形。

4）采用分层扫描策略，控制层间温度，避免组织过热。

1）熔覆完成后，进行100%渗透检测（PT），确保熔覆层无裂纹、无气孔。

2）使用五轴数控机床精加工至叶轮原始设计型线尺寸和公差（ISO 19407标准），保证水力性能完全恢复。

1）性能：修复后的叶轮水力性能完全达标。哈氏C-276覆层的表面硬度（~250 HB）和耐腐蚀性远超原316L叶轮。

2）寿命：该叶轮已稳定运行超过36个月，仍在继续使用。寿命达到甚至超过了新叶轮的2倍。

3）经济性：

a. 修复总成本（含材料、加工、检测）约为新叶轮的40%。

b. 停机时间从12周缩短至1周，为工厂避免了巨大的停产损失。

4）变形控制：经三坐标测量机（CMM）检测，叶轮的整体变形量控制在0.05mm以内，完全满足动平衡要求。

1）机会点：可以在低成本基材（如45#钢、304不锈钢）表面熔覆高性能合金（如司太立Stellite、碳化钨WC、镍基/钴基合金），制造出“双金属”结构零件，既保证整体韧性，又拥有极端耐磨/耐腐表面。

2）应用：在渣浆泵、脱硫泵等极端磨损工况下，这是延长寿命数倍的“杀手锏”技术。

1）极小热变形：非常适合修复薄壁、复杂型面的零件（如闭式叶轮），避免了传统堆焊后难以校正或校正导致内伤的问题。

2）低稀释率（通常<5%）：确保覆层材料的功能性成分不被基体稀释，保持了其最优的耐腐蚀和耐磨性能。

作为一名技术人员，应该认识到激光熔覆技术已经不再是实验室里的“黑科技”，而是经过工程验证的、成熟可靠的资产完整性管理利器。

它在离心泵修复领域的最大机会在于：它将一个被动的、成本消耗型的“维修”活动，转变为一个主动的、价值创造型的“性能再制造”过程。 对于致力于降本增效、提高设备可靠性和实现可持续发展的工业企业而言，投资或合作建立激光熔覆再制造能力，是一项极具战略眼光的决策。

未来，随着激光设备成本下降、工艺数据库的完善以及“激光熔覆+机器人+3D扫描”数字化修复体系的普及，这项技术必将在流程工业的设备管理中扮演越来越重要的角色。