1.本发明涉及一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，属于石油化工技术领域。
背景技术：
2.加氢反应器是石油化工中油品精制和重油深加工的核心设备，造价昂贵，设计寿命长，服役环境苛刻。为提高其服役过程中耐氢蚀性能，反应器内壁堆焊一种或两种耐氢蚀性能优异的不锈钢层，反应器内部各种内构件支撑盘，t焊接管、法兰密封槽等临氢位置也均采用不锈钢堆焊连接和保护。堆焊层在长期服役中由于焊接应力、材料缺陷、冷热循环等不可避免的产生裂纹，给加氢反应器的长时间服役带来巨大安全隐患。目前对加氢反应器堆焊裂纹有两种处理方式，一种是对深度小于2mm裂纹，仅采用打磨去除，不进行补焊；另一种对于深度大于2mm裂纹，且综合评估后对加氢反应器运行构成大安全隐患，采用打磨去除后补焊。补焊的工艺要求苛刻，补焊前需进行严格的消氢处理，补焊过程中要严格控制温度，补焊后也需严格的消氢处理。且由于大的热输入，不可避免的对基材性能产生不利影响，同时由于长时间高温高压临氢环境服役，基材性能严重劣化，极易在补焊过程中产生新的二次裂纹。因此，目前对加氢反应器堆焊裂纹实施补焊十分慎重，如焊接工艺稍有不当，补焊前只有一条裂纹，补焊后反而又增加了，材料也变脆了，适得其反。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于克服上述现有技术中加氢反应器堆焊裂纹难修复再制造问题，实现加氢反应器堆焊裂纹快速、安全、高质量修复再制造，而提供一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法。
4.为了实现上述目的，所采取的技术方案为，一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，包括如下步骤；
5.s1、裂纹定位及去除：采用无痕检测定位裂纹的位置，对不贯穿的裂纹及周边位置进行打磨，至裂纹完全去除；
6.s2、遮蔽：对打磨位置的周围进行遮蔽保护；
7.s3、冷喷涂增材再制造：将金属粉末放置在laval管中，金属粉末经laval管的压缩气体加热加速后，以低于其熔点的温度高速撞击打磨位置表面，逐层沉积冷喷涂沉积体，直至完全填充打磨位置的去除部分；
8.s4、热处理：对填充在打磨位置的冷喷涂沉积体进行热处理；
9.s5、表面精整：对热处理后的冷喷涂沉积体表面进行精整加工，去除冷喷涂沉积体表面结合的不良沉积体。
10.作为上述加氢反应器堆焊裂纹的增材再制造方法进一步的改进：
11.优选的，步骤s1所述对裂纹及周边位置进行打磨采用的工具为1000#以上的砂纸，打磨去除面坡度不大于15
°
。
12.优选的，步骤s3所述金属粉末的粒径为45～105μm，为铜粉末、铜合金粉末、铝粉末、铝合金粉末、不锈钢粉末中的一种。
13.优选的，步骤s3所述压缩气体的温度为200～760℃、压力0.3～0.9mpa。
14.优选的，步骤s3所述压缩气体为氮气、氦气、氮氦混合气体中的一种。
15.优选的，步骤s3所述laval管出口与喷涂表面的距离为5～70mm，所述金属粉末在laval管出口处的射出速度为340～1200m/s。
16.优选的，步骤s4所述热处理的温度为300～600℃，时间1～8h。
17.优选的，步骤s5所述去除表面结合不良沉积体厚度不小于200μm。
18.优选的，步骤s1之后和步骤s2之前采用无痕检测探测打磨去除位置，确认裂纹完全消除；在步骤s5之后对表面精整后的冷喷涂沉积体进行100％无痕检测，按jb 4730标准检测i级合格。
19.优选的，所述无痕检测为液体渗透检测、磁粉检测、超声检测中的一种或两种及以上的组合。
20.本发明相比现有技术的有益效果在于：
21.(1)本发明通过将裂纹及周边位置进行打磨，至裂纹完全消除，然后对打磨周围位置进行遮蔽保护，通过通过laval管将加热加速的金属粉末沉积在打磨掉裂纹的位置部分，再对沉积体进行热处理，提高沉积体内部冶金的结合状态，改善沉积体性能，然后再进行精整加工去除表面结合的不良沉积体。与传统堆焊增材再制造相比，工序简单，且避免了长时间脱氢处理及严格层间、道间温度控制；
22.(2)本发明的增材再制造方法热输入小，避免了对基材性能的热影响及二次裂纹的产生；再制造沉积体性能优异，与锻造性能相当。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，包括以下步骤：通裂纹定位及去除：采用pt、mt对裂纹定位，并对裂纹及周边区域打磨去除；pt、ut探伤：采用pt、ut检测打磨去除位置，确认裂纹完全消除；遮蔽：采用遮蔽胶带或者专用工具对打磨去除周边位置进行遮蔽保护；冷喷涂增材再制造：金属粉末经通过laval管的压缩气体加热加速，以一种低于其熔点温度的高速状态撞击打磨去除位置表面，逐层沉积，直至完全填充打磨去除位置；热处理：对填充打磨去除位置的冷喷涂沉积体进行热处理，提高沉积体内部冶金结合状态，改善沉积体性能；表面精整：对热处理后的冷喷涂沉积体表面进行精整加工，去除表面结合不良沉积体；pt、mt、ut探伤：对表面精整后冷喷涂沉积体进行pt、mt、ut检测，确保其合格。
26.具体工艺参数如下：1000#砂纸将裂纹去除表面打磨光滑，裂纹去除面坡度15
°
，采用遮蔽胶带对裂纹去除周边区域保护，压缩气体为氮气，压缩气体温度350℃，压缩气体压力为0.6mpa，金属粉末为铜合金，金属粉末平均粒径45μm，laval管出口至喷涂表面距离为20mm，laval出口处铜合金粉末速度800m/s，热处理温度400℃，热处理时间4h，去除表面结
合不良沉积体厚度500μm。
27.本实施例增材再制造得到的沉积体进行100％pt、100％mt、100％ut检测，按jb 4730达到i级，沉积体抗拉强度达到310mpa，延伸率达到20％以上，与锻造性能相当，基材无热影响区，无二次裂纹产生。
28.实施例2
29.一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，包括以下步骤：通裂纹定位及去除：采用pt、mt对裂纹定位，并对裂纹及周边区域打磨去除；pt、ut探伤：采用pt、ut检测打磨去除位置，确认裂纹完全消除；遮蔽：采用遮蔽胶带或者专用工具对打磨去除周边位置进行遮蔽保护；冷喷涂增材再制造：金属粉末经通过laval管的压缩气体加热加速，以一种低于其熔点温度的高速状态撞击打磨去除位置表面，逐层沉积，直至完全填充打磨去除位置；热处理：对填充打磨去除位置的冷喷涂沉积体进行热处理，提高沉积体内部冶金结合状态，改善沉积体性能；表面精整：对热处理后的冷喷涂沉积体表面进行精整加工，去除表面结合不良沉积体；pt、mt、ut探伤：对表面精整后冷喷涂沉积体进行pt、mt、ut检测，确保其合格。
30.具体工艺参数如下：1200#砂纸将裂纹去除表面打磨光滑，裂纹去除面坡度10
°
，采用专用工具对裂纹去除周边区域保护，压缩气体为氦气混合，压缩气体温度760℃，压缩气体压力为0.9mpa，金属粉末为高温合金，金属粉末平均粒径55μm，laval管出口至喷涂表面距离为10mm，laval出口处铜合金粉末速度1100m/s，热处理温度600℃，热处理时间8h，去除表面结合不良沉积体厚度300μm。
31.本实施例增材再制造得到的沉积体进行100％pt、100％mt、100％ut检测，按jb 4730达到i级，沉积体抗拉强度达到1050mpa，延伸率达到8％以上，与锻造性能相当，基材无热影响区，无二次裂纹产生。
32.实施例3
33.一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，包括以下步骤：通裂纹定位及去除：采用pt、mt对裂纹定位，并对裂纹及周边区域打磨去除；pt、ut探伤：采用pt、ut检测打磨去除位置，确认裂纹完全消除；遮蔽：采用遮蔽胶带或者专用工具对打磨去除周边位置进行遮蔽保护；冷喷涂增材再制造：金属粉末经通过laval管的压缩气体加热加速，以一种低于其熔点温度的高速状态撞击打磨去除位置表面，逐层沉积，直至完全填充打磨去除位置；热处理：对填充打磨去除位置的冷喷涂沉积体进行热处理，提高沉积体内部冶金结合状态，改善沉积体性能；表面精整：对热处理后的冷喷涂沉积体表面进行精整加工，去除表面结合不良沉积体；pt、mt、ut探伤：对表面精整后冷喷涂沉积体进行pt、mt、ut检测，确保其合格。
34.具体工艺参数如下：1500#砂纸将裂纹去除表面打磨光滑，裂纹去除面坡度12
°
，采用专用工具对裂纹去除周边区域保护，压缩气体为氮气氦气混合，压缩气体温度450℃，压缩气体压力为0.8mpa，金属粉末为铝合金，金属粉末平均粒径105μm，laval管出口至喷涂表面距离为70mm，laval出口处铜合金粉末速度700m/s，热处理温度300℃，热处理时间1h，去除表面结合不良沉积体厚度200μm。
35.本实施例增材再制造得到的沉积体进行100％pt、100％mt、100％ut检测，按jb 4730达到i级，沉积体抗拉强度达到170mpa，延伸率达到15％以上，与锻造性能相当，基材无热影响区，无二次裂纹产生。
36.实施例4
37.一种加氢反应器堆焊裂纹的增材制造修复方法，包括以下步骤：通裂纹定位及去除：采用pt、mt对裂纹定位，并对裂纹及周边区域打磨去除；pt、ut探伤：采用pt、ut检测打磨去除位置，确认裂纹完全消除；遮蔽：采用遮蔽胶带或者专用工具对打磨去除周边位置进行遮蔽保护；冷喷涂增材再制造：金属粉末经通过laval管的压缩气体加热加速，以一种低于其熔点温度的高速状态撞击打磨去除位置表面，逐层沉积，直至完全填充打磨去除位置；热处理：对填充打磨去除位置的冷喷涂沉积体进行热处理，提高沉积体内部冶金结合状态，改善沉积体性能；表面精整：对热处理后的冷喷涂沉积体表面进行精整加工，去除表面结合不良沉积体；pt、mt、ut探伤：对表面精整后冷喷涂沉积体进行pt、mt、ut检测，确保其合格。
38.具体工艺参数如下：1200#砂纸将裂纹去除表面打磨光滑，裂纹去除面坡度9
°
，采用遮蔽胶带对裂纹去除周边区域保护，压缩气体为氮气氦气混合，压缩气体温度700℃，压缩气体压力为0.9mpa，金属粉末为不锈钢，金属粉末平均粒径75μm，laval管出口至喷涂表面距离为5mm，laval出口处铜合金粉末速度900m/s，热处理温度500℃，热处理时间5h，去除表面结合不良沉积体厚度400μm。
39.本实施例增材再制造得到的沉积体进行100％pt、100％mt、100％ut检测，按jb 4730达到i级，沉积体抗拉强度达到620mpa，延伸率达到35％以上，与锻造性能相当，基材无热影响区，无二次裂纹产生。
40.由实施例1
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4增材再制造得到的沉积体的测试结果可知，使用本发明的加氢反应器堆焊裂纹的增材再制造方法制得的沉积体，经100％无痕检测后，均达到了jb 4730标准检测i级合格。选用的金属粉末的种类会影响沉积体的抗拉强度和延伸率，在实际应用中可根据抗拉强度和延伸率的需要选择对应种类的金属粉末。
41.本领域的技术人员应理解，以上所述仅为本发明的若干个具体实施方式，而不是全部实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出许多变形和改进，所有未超出权利要求所述的变形或改进均应视为本发明的保护范围。