CN105728922A - 一种适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，包括以下步骤：1)清理待焊接锅炉管道的表面；2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制待焊接锅炉管道的转速r及喷枪中枪头的摆动速度x，使其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流、送粉量及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层；3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。本发明的喷焊效率高，节省材料，并喷焊层的厚度可控，喷焊质量高。
Description
技术领域
本发明属于表面加工、涂覆技术领域，涉及一种适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法。
背景技术
锅炉管道在实际使用、服役过程中往往不可避免的出现摩擦磨损、腐蚀、裂纹等许多问题，为了保证生产安全和降低经济成本，就需要对管道部件的损伤部位进行修复；但是在修复的同时，如果处理工艺不合适、参数不合理，将会对管道部件形成二次伤害，甚至报废，造成巨大经济损失。然而对锅炉管道部件在服役前进行预强化处理则是延长锅炉管道使用寿命、降低经济成本和提高安全生产的有效措施之一，其方法很多，一般采用电焊、电镀、喷涂、锻压和热处理等方式，不同形状的部件、不同部位采取的修复方式也不同。考虑到经济效益以及实用和可操作性简单的特点，选择一种合理的、高效的修复方法至关重要。
等离子喷焊是一种材料表面修复和表面强化、改性的技术，它具有焊接质量高、热影响区小、喷焊速度快、效率高，操作简单方便、自动化技术高、可控性和调节性强等优异特点，是零部件的修复和表面预强化处理非常重要的一种技术。目前采用这种技术大多是对材料零部件表面进行修复，而对锅炉管材的表面预强化处理上却不多见，并且在处理过程中具体工艺参数的选定、控制以及零部件尺寸与工艺参数的等量关系未有提及。
现今等离子喷焊工艺参数的选择与确定主要是根据零部件工艺的尺寸与经验相结合，采用不断摸索、反复尝试的方法得到，但这种方法用时长、效率低、材料浪费严重、喷焊层厚度不可控和喷焊质量不高等问题比较严重。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，该方法喷焊效率高，节省材料，并喷焊层的厚度可控，喷焊质量高。
为达到上述目的，本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流、送粉量及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层；
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁10-20s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
所述待焊接锅炉管的壁厚大于等于1.5mm。
1mm≤b≤5mm，0≤s≤50mm，10mm≤d≤Φ100mm，0<ξ≤1。
喷焊系数ξ＝0.5。
步骤3)中镍基合金粉末中含有质量百分数大于等于35％的Ni。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法在喷焊过程中，将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，从而有效的提高喷焊的效率，节省材料，并且喷焊层的厚度可控，然后打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，有效的提高喷焊的质量，通过延长锅炉管道的使用寿命，降低材料的经济成本，提高生产过程的安全性。
附图说明
图1为实施例一所对应的喷焊层组织微观形貌；
图2为实施例二所对应的喷焊层组织微观形貌；
图3为实施例三所对应的喷焊层组织微观形貌。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流、送粉量及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层；
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁10-20s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
所述待焊接锅炉管的壁厚大于等于1.5mm。
1mm≤b≤5mm，0≤s≤50mm，10mm≤d≤Φ100mm，0<ξ≤1。
喷焊系数ξ＝0.5。
步骤3)中镍基合金粉末中含有质量百分数大于等于35％的Ni。
以下将分别对锅炉管道为Φ50的304不锈钢管道的表面焊接喷焊层。
实施例一
本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流为85A、送粉量为19g/min及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层；其中，b＝2.5mm，s＝15mm，d＝50mm，ξ＝0.5。
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁1.5s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
所述待焊接锅炉管的壁厚为5mm。
实施例二
本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流为85A、送粉量为19g/min及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层，其中b＝3mm，s＝15mm，d＝50mm，ξ＝0.5；
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁15s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
所述待焊接锅炉管的壁厚为5mm。
实施例三
本发明所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流为85A、送粉量为19g/min及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层，b＝4mm，s＝15mm，d＝50mm，ξ＝0.5；
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁15s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
所述待焊接锅炉管的壁厚为5mm。
从各实施例喷焊层组织微观形貌图中可以看出，在304不锈钢锅炉管表面均形成了一层组织结构致密的喷焊层，不同工艺参数下喷焊层的厚度有所不同，整个喷焊层组织没有出现未熔合、未焊透及气孔和焊接裂纹等缺陷，喷焊层组织与基体结合良好，且喷焊层硬度与基体硬度差距不大，加工性能良好；所使用的为镍基合金粉末，其耐蚀性也较基体优异许多。
经测试，其喷焊层平均厚度、熔池深度和显微硬度(在显微硬度仪上测试，采用100g载荷，加载时间10s)试验结果见表1所示，涂层形貌见说明书附图。
表1
Claims (6)
1.一种适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)清理待焊接锅炉管道的表面；
2)将镍基合金粉末加入到喷枪中，控制喷枪中枪头的摆动速度x，根据得待焊接锅炉管道的转速r，其中，b为焊弧的宽度，s为喷枪中枪头的摆动距离，d为待焊接锅炉管道的外径，ξ为喷焊系数，然后根据需要焊接的喷焊层厚度控制喷焊电流、送粉量及保护气体的量，使待焊接锅炉管的外壁上喷焊一层喷焊层；
3)将步骤2)得到的喷焊层冷却至室温，再打磨掉喷焊层表面的镍基粉末氧化皮，完成锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末。
2.根据权利要求1所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
将待焊接锅炉管的外壁进行喷砂处理，去掉待焊接锅炉管外壁的杂质及氧化层，再利用金相砂纸打磨待焊接锅炉管的外壁，使待焊接锅炉管外壁的粗糙度Ra小于0.8μm，然后用质量百分浓度为0.5％的盐酸和氢氟酸清洗待焊接锅炉管外壁10-20s，最后用蒸馏水冲洗待焊接锅炉管的外壁，完成待焊接锅炉管道表面的清理。
3.根据权利要求1所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，所述待焊接锅炉管的壁厚大于等于1.5mm。
4.根据权利要求1所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，1mm≤b≤5mm，0≤s≤50mm，10mm≤d≤Φ100mm，0<ξ≤1。
5.根据权利要求1所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，喷焊系数ξ＝0.5。
6.根据权利要求1所述的适用于锅炉管道等离子喷焊镍基合金粉末的方法，其特征在于，步骤3)中镍基合金粉末中含有质量百分数大于等于35％的Ni。
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