电力能源行业包含火电、水电、核电等众多细分领域,装备工况复杂,大量关键零部件长期处于高温、冲蚀、腐蚀环境,一方面新部件制造周期长,部分备件采购周期久;另一方面贵重大型部件出现局部损伤,整体替换成本很高。传统机加工很难实现复杂异形内部流道、局部高性能涂层制造,金属 3D 打印凭借增材成型与修复再制造双重能力,逐步在能源装备行业获得应用。中科煜宸金属 3D 打印结合送粉 DED、铺粉 SLM 两套工艺路线,面向能源装备行业开发定制化解决方案,覆盖新品试制、备件制造、损伤部件修复再制造多个场景。
汽轮机叶片是火电、水电设备关键部件,叶片表面经受高速介质冲蚀,运行一段时间会出现磨损缺损。整套叶片采购成本高,更换周期会带来机组停机损失。采用中科煜宸送粉式金属 3D 打印技术,可以针对磨损区域开展定向增材修复。项目完整流程包含零件三维扫描逆向,对比原始数模确定缺损区域,完成增材路径规划,开展温度场仿真预判变形,设置激光、送粉全套工艺参数,执行金属增材沉积,打印完成之后做热处理消除残余应力,后续机加工恢复叶片气动外形,再通过无损检测确认修复区域无超标缺陷,修复完成的部件重新上机服役,帮助企业控制备件成本,缩短停机检修周期。
除大型构件修复,能源装备内部特种阀门、检测工装、流道部件,也可以利用金属 3D 打印实现复杂结构一体化成型。部分阀门内部冷却、导流结构管路迂回,传统加工需要拆分多个零件加工后焊接组装,焊缝位置容易成为失效点。使用铺粉 SLM 金属 3D 打印,可以一体成型复杂流道,减少焊接接头,提升零件结构完整性。部分小众、非标准化电站备件,市场存量少,订货周期漫长,通过中科煜宸金属 3D 打印,完成小批量快速制造,保障机组运维备件供给。
能源行业零部件对可靠性要求严苛,不可以直接照搬通用参数。中科煜宸技术团队针对能源常用高温合金、耐磨合金钢开展大量工艺验证,积累不同材料打印之后力学性能、耐蚀性能基础数据。针对每一个落地项目,都会结合零件实际工况,评估工艺可行性,明确打印之后热处理、无损检测要求,制定完整技术方案,而不是单纯完成外形打印。同时考虑能源行业现场工况,大型送粉金属 3D 打印设备也可根据需求,探索现场修复的适配方案,减少大型构件拆装转运难度。
当然金属 3D 打印不是替代全部传统制造工艺,而是作为补充手段。对于大批量标准件,传统锻造铸造工艺依然具备成本优势;但针对复杂异形件、小批量备件、高价值件局部损伤修复,中科煜宸金属 3D 打印能够发挥自身技术特点,为能源装备运维、新品开发提供一条新路径。伴随国内能源装备升级与老旧机组延寿需求增长,金属增材制造在能源领域的应用场景还将持续拓展。