CN105420725B - 一种强化锅炉管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种强化锅炉管的制备方法，它包括以下步骤：(1)锅炉管表面的预处理；(2)对锅炉管表面无损检测，要求锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；(3)按质量百分比为：C：9‑11％，Ni：10‑16％，Cr：75‑80％配制金属陶瓷合金粉末；(4)半导体光纤激光熔覆，激光器功率P＝1000‑1750W、扫描速度V＝1000‑2400mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，在锅炉管表面形成厚度为0.3‑1.0mm均匀致密的激光熔覆耐高温磨损合金层；(5)熔覆后锅炉管表面无损检测。本发明制得的强化锅炉管，显著提高了锅炉管的耐高温磨损性能和使用寿命，降低了企业的生产成本并提高了产品质量。

Description

一种强化锅炉管的制备方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种锅炉管的制备方法。
背景技术
锅炉管暴漏问题长期以来一直是火电厂机组强迫停机的主要原因之一。过热器、再热器、水冷壁、省煤器等简称锅炉四管，是锅炉内部的主要结构件，长期在火焰、烟气、飞尘等十分恶劣的使用环境介质中运行，因而在服役过程中发生一系列材料组织与性能的变化，这些变化涉及蠕变、疲劳、腐蚀、冲蚀等复杂的老化与失效机理。锅炉管在运行期间不可避免的火侧腐蚀、冲蚀和氧化现象，导致锅炉管的金属壁厚随运行时间而逐渐减薄，还容易形成氧化层，导致热传导性能恶化，使得管段的金属实际使用温度随运行时间不断升高，因此，如何提高锅炉管的使用寿命，对于降低企业生产成本，提高生产效率，保证安全生产具有十分重要的意义。
一般锅炉管使用温度在450℃以下，国产管主要用10号、20号碳结钢热轧管或冷拔管制造；高压锅炉管常用20G、15MoG、20MoG和不锈耐热钢1Cr18Ni9、1Cr18Ni11Nb等，使用时经常处于高温和高压条件，要求钢管具有高的持久强度，高的抗氧化腐蚀性能，并有良好的组织稳定性。
目前，常用于提高锅炉管使用寿命的方式有：一、对锅炉四管采用防磨盖板或防磨罩；二、采用耐高温防磨涂料对易受磨损部位进行喷涂处理。但是，第一种方法由于结构复杂，而且降低了锅炉的热效率，在实际中难以推广使用；第二种方法，由于喷涂的耐磨硬质材料与锅炉管壁为机械结合，在压力下极易脱落，实际生产中使用效果很差。
发明内容
本发明提供了一种工艺简单、能够成倍提高锅炉管的使用寿命、降低企业生产成本的强化锅炉管的制备方法。
本发明的技术方案如下：
(1)锅炉管表面预处理，对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净；
(2)对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，要求锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；
(3)配制金属陶瓷合金粉末，采用重力预置送粉方式，调节送粉量60-160g/min，使得激光熔覆合金层厚度达到0.3-1.0mm；
(4)采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，在锅炉管表面形成均匀致密的激光熔覆合金层；
(5)采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，要求无裂纹、气孔等缺陷。
所述金属陶瓷合金粉末各成分的质量百分比为：C：9-11％，Ni：10-16％，Cr：75-80％。
所述半导体光纤激光熔覆工艺参数为：激光器功率P＝1000-1750W、扫描速度V＝1000-2400mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，熔覆层厚度0.3-1.0mm。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、激光熔覆后得到的金属陶瓷合金层，极大提高了其耐高温、耐腐蚀和耐冲蚀性能，合金层与锅炉管表面为冶金结合，制得的强化锅炉管比较热喷涂耐磨硬质合金锅炉管的使用寿命提高3倍以上。
2、可以用于高温锅炉，替代了传统耐热不锈钢等价格昂贵的材料，降低了企业的生产成本；
具体实施方式
实施例1
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：9％，Ni：11％，Cr：80％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量60g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1000W、扫描速度V＝1000mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的0.3mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。
实施例2
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：11％，Ni：14％，Cr：75％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量70g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1150W、扫描速度V＝1200mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的0.35mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。
实施例3
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：10％，Ni：12％，Cr：78％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量90g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1550W、扫描速度V＝1400mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的0.45mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。
实施例4
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：11％，Ni：12％，Cr：77％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量110g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1750W、扫描速度V＝2400mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的0.50mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。
实施例5
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：10％，Ni：15％，Cr：75％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量135g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1750W、扫描速度V＝2000mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的0.80mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。
实施例6
对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净，再对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，锅炉管表面无裂纹、气孔等缺陷；按质量百分比为：C：11％，Ni：10％，Cr：79％，配制金属陶瓷合金粉末；采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，采用重力预置送粉方式，调节送粉量160g/min，对上述锅炉管进行涂覆，激光器功率P＝1650W、扫描速度V＝1150mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，使得锅炉管表面形成均匀致密的1.0mm激光熔覆合金层；采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，无裂纹、气孔等缺陷。

Claims (1)

1.一种强化锅炉管的制备方法，其特征是：它包括以下步骤：
(1)锅炉管表面预处理，对锅炉管表面进行除锈去污处理，并用酒精清洗干净；
(2)对锅炉管表面采用着色无损探伤进行检测，要求锅炉管表面无裂纹、气孔缺陷；
(3)配制金属陶瓷合金粉末，所述金属陶瓷合金粉末各成分的质量百分比为：C：9-11％，Ni：10-16％，Cr：75-80％，采用重力预置送粉方式，调节送粉量，60-160g/min，使得激光熔覆合金层厚度达到0.3-1.0mm；
(4)采用半导体光纤激光器、四轴联动数控加工机床进行熔覆，在锅炉管表面形成均匀致密的激光熔覆合金层；所述半导体光纤激光熔覆工艺参数为：激光器功率P＝1000-1750W、扫描速度V＝1000-2400mm/min、圆形光斑直径尺寸为2mm、搭接率为25％，熔覆层厚度0.3-1.0mm；
(5)采用着色无损探伤对熔覆后锅炉管表面进行检测，要求无裂纹、气孔缺陷。
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