CN109913790A - 一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其熔深浅，不易起皮脱落，不易产生收缩裂纹，硬度高，具有较好的抗腐蚀性能，可大大提高锅炉受热面的防磨性能和使用寿命，其工艺方案是这样的：喷砂去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽，去除表面焊渣及毛刺，低温微熔焊：熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，熔焊热源，氧—乙炔气体，将工件火焰加热至250℃~300℃，用熔焊枪通过机器人反复、均匀的将合金粉末熔焊在工件表面，熔焊层过渡，平滑过渡，无凹凸台阶，用高频加温或火焰加温的方法加热至800~850℃，使涂层完全熔化，加热温度由红外线控制其电流及火焰气流来保证，熔焊完工后用超声波测厚仪测量。
Description
技术领域
本发明涉及环保锅炉受热面制造技术领域，具体为一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺。
背景技术
环保锅炉包括垃圾焚烧炉和生物质锅炉，其受热面需要防磨防腐，常用的工艺为超音电弧喷涂和堆焊。超音电弧喷涂工艺，使合金材料与母体材料结合，属于机械结合，并且其喷涂为冷喷涂，涂层不熔化，所以有空隙，孔隙率为5%至8%，使用一段时间后容易出现起皮脱落现象；堆焊，熔深1mm左右，所以对母材的强度会有一定的影响，另外堆焊时母体是常温状态，而焊层是在熔化状态，所以极易产生收缩裂纹，由于熔深达1mm，这些裂纹在热应力作用下，有可能会延伸到母材；其次，堆焊需做成成圈的丝材，注定了合金成分不能过高，所以其硬度较低，不能超过HRC40。这两种工艺都会对锅炉受热面防磨和使用寿命有一定影响。
发明内容
针对现有技术中存在的受热面易起皮脱落、易产生收缩裂痕、硬度不够等技术问题，本发明提供了一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其熔深浅，不易起皮脱落，不易产生收缩裂纹，硬度高，具有较好的抗腐蚀性能，可大大提高锅炉受热面的防磨性能和使用寿命。
一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对环保锅炉的表面进行喷砂，去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽；
步骤2：去除经步骤1处理的环保锅炉的表面焊渣及毛刺；
步骤3：对经步骤2处理的环保锅炉进行低温微熔焊；低温微熔焊的熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，通过熔焊热源氧—乙炔气体将工件火焰加热至250℃~300℃，用熔焊枪将镍合金粉末与稀土反复、均匀地熔焊在环保锅炉的表面，熔 焊层平滑过渡，再将环保锅炉加热至800~850℃，使涂层完全熔化，
步骤4：将经步骤3处理的环保锅炉用超声波测厚仪测量。
进一步的，通过用高频加温或火焰加热的方法将步骤3中的环保锅炉加热至800~850℃。
进一步的，步骤3中加热温度由红外线控制高频加温的电流或火焰加热的火焰气流。
进一步的，所述镍合金粉末的镍含量大于60%，铬含量为4~18%。
进一步的，所述熔焊材料包括微量元素钼、铜。
采用上述工艺方案，可得到如下工艺效果：喷砂后的工件表面，无氧化皮，无油污，无灰尘，粗糙度达 Sa3 级；熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，可以使熔焊层具有较高硬度；用高频加温或火焰加温的方法加热至800~850℃，使涂层完全熔化，得到孔隙率为零的致密涂层，涂层与工件有0.02~0.05mm的熔池，实现了火焰低温熔焊与母体材料的冶金结合, 其结合力为400～450Mpa，火焰熔焊的熔深浅只有0.03-0.05，不会延伸到母材，不易产生收缩裂纹，熔焊层不会出现起皮、脱落等现象，若有，也只有很浅的深度，只有0.03mm左右，不会延伸到母材上，因此大大提高了锅炉受热面的防磨性能和使用寿命。
进一步的，熔焊材料镍含量大于60%，铬含量4~18%，是高镍、高铬的合金粉末材料，而且在冶炼时还加入了钼、铜等微量元素和稀土材料，使熔焊后的锅炉受热面具有很好的抗腐蚀性。
具体实施方式
实施例1：一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：对环保锅炉的表面进行喷砂，去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽；喷砂过程中压缩空气，排气量为6m3/min，工作压力 为0.6Mpa；喷砂后的工件表面无氧化皮，无油污，无灰尘，粗糙度达 Sa3 级；
步骤2：去除经步骤1处理的环保锅炉的表面焊渣及毛刺；
步骤3：对经步骤2处理的环保锅炉进行低温微熔焊；低温微熔焊的熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，通过熔焊热源氧—乙炔气体将火焰加热至250℃，氧气压力0.6Mpa，乙炔压力0.05Mpa；用熔焊枪将镍合金粉末与稀土反复、均匀地熔焊在环保锅炉的表面，熔焊层平滑过渡，过渡区长度为 50mm，平滑过渡，无凹凸台阶，熔焊层硬度：40HRC，根据用户要求选择，常用防磨50HRC，防腐40HRC，通过用高频加温再将环保锅炉加热至800℃，热温度由红外线控制高频加温的电流,使涂层完全熔化，得到孔隙率为零的致密涂层，涂层与工件有0.02mm的熔池，实现了火焰低温熔焊与母体材料的冶金结合, 其结合力为400Mpa，火焰熔焊的熔深浅只有0.03mm。
步骤4：将经步骤3处理的环保锅炉用超声波测厚仪测量熔焊层厚度，熔焊层厚度：0.5mm，熔焊层厚度误差为5%。
本实施例中的熔焊材料，其中的镍合金粉末的镍含量为65%，铬含量为4%，所述熔焊材料包括微量元素钼，大大提高了熔焊层的硬度和抗腐蚀性能。
实施例2：一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：对环保锅炉的表面进行喷砂，去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽，喷砂过程中压缩空气，排气量为10m3/min，工作压力为0.7Mpa；喷砂后的工件表面无氧化皮，无油污，无灰尘，粗糙度达 Sa3 级；
步骤2：去除经步骤1处理的环保锅炉的表面焊渣及毛刺；
步骤3：对经步骤2处理的环保锅炉进行低温微熔焊；低温微熔焊的熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，通过熔焊热源氧—乙炔气体将工件火焰加热至275℃，氧气压力0.7Mpa，乙炔压力0.06Mpa；用熔焊枪将镍合金粉末与稀土反复、均匀地熔焊在环保锅炉的表面，熔 焊层平滑过渡，过渡区长度为50mm，平滑过渡，无凹凸台阶，熔焊层硬度：50HRC，根据用户要求选择，常用防磨50HRC，防腐50HRC，通过用火焰加热的方法再将环保锅炉加热至825℃，热温度由红外线控制火焰加热的火焰气流,使涂层完全熔化。得到孔隙率为零的致密涂层，涂层与工件有0.03mm的熔池，实现了火焰低温熔焊与母体材料的冶金结合, 其结合力为425Mpa，火焰熔焊的熔深浅只有0.04mm，不会延伸到母材，不易产生收缩裂纹，熔焊层不会出现起皮、脱落等现象。
步骤4：将经步骤3处理的环保锅炉用超声波测厚仪测量熔焊层厚度，熔焊层厚度：0.75mm，熔焊层厚度误差为8%。
本实施例中的熔焊材料，其中的镍合金粉末的镍含量为70%，铬含量为10%，所述熔焊材料包括微量元素铜，大大提高了熔焊层的硬度和抗腐蚀性能。
实施例3：一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：对环保锅炉的表面进行喷砂，去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽，喷砂过程中压缩空气，排气量为10m3/min，工作压力为0.8Mpa；喷砂后的工件表面无氧化皮，无油污，无灰尘，粗糙度达 Sa3 级；
步骤2：去除经步骤1处理的环保锅炉的表面焊渣及毛刺；
步骤3：对经步骤2处理的环保锅炉进行低温微熔焊；低温微熔焊的熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，通过熔焊热源氧—乙炔气体将工件火焰加热至300℃，氧气压力 0.8Mpa，乙炔压力 0.06Mpa；用熔焊枪将镍合金粉末与稀土反复、均匀地熔焊在环保锅炉的表面，熔焊层平滑过渡，过渡区长度为 50mm，平滑过渡，无凹凸台阶，熔焊层硬度： 65HRC，根据用户要求选择防磨65HRC，防腐55HRC，通过用火焰加热的方法再将环保锅炉加热至850℃，热温度由红外线控制火焰加热的火焰气流,使涂层完全熔化，得到孔隙率为零的致密涂层，涂层与工件有0.05mm的熔池，实现了火焰低温熔焊与母体材料的冶金结合, 其结合力为450Mpa，火焰熔焊的熔深浅只有0.05mm。
步骤4：将经步骤3处理的环保锅炉用超声波测厚仪测量，熔焊层厚度，熔焊层厚度： 1.0mm，熔焊层厚度误差为10%。
本实施例中的熔焊材料，其中的镍合金粉末的镍含量为80%，铬含量为18%，所述熔焊材料包括微量元素：钼、铜。
低温微熔焊与母体材料的结合为冶金结合，而超音速电弧喷涂与母体材料的结合是机械结合，结合力高出近8倍，低温微熔焊的涂层孔隙率为零，而超音速电弧喷涂因为它是冷喷涂，涂层不熔化，所以有孔隙，孔隙率为5%~8%，所以使用一段时间后会出现起皮、脱落等现象，而低温微熔焊就不会出现起皮脱落等现象，所用材料比电弧喷涂优质硬度高，所以使用寿命高于电弧喷涂6～9倍；
低温微熔焊与堆焊相比堆焊熔深比低温微熔焊深30倍，高达1mm左右，所以对母材的强度将会有一定的影响，另外堆焊时母体是常温状态，而焊层是在熔化状态，所以极易产生收缩裂纹。由于熔深达1mm，这些裂纹在热应力作用下，有可能会延伸到母材上，而低温微熔焊时母材与熔焊层的温差不大，不易产生收缩裂纹，万一有裂纹产生，由于其熔深浅，只有0.03mm左右，也不会延伸到母材上；从材料角度上说，低温微熔焊是针对锅炉防腐蚀而研发的一种镍合金粉末与稀土混合的新材料，耐温可达600℃，相对于传统的熔焊材料英科耐尔625而言，英科耐尔625是一种用以航天航空工业中抗高频震动疲劳的材料，其价格昂贵，且耐腐蚀性差，低温微熔焊新型材料耐腐蚀性要优于英科耐尔625合金堆焊，抗高温性能也优于英科耐尔625合金，价格也不到英科耐尔625合金堆焊的1/2。
Claims (5)
1.一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：对环保锅炉的表面进行喷砂，去除表面氧化层及油蚀，使其露出金属光泽；
步骤2：去除经步骤1处理的环保锅炉的表面焊渣及毛刺；
步骤3：对经步骤2处理的环保锅炉进行低温微熔焊；低温微熔焊的熔焊材料包括镍合金粉末与稀土，通过熔焊热源氧—乙炔气体将工件火焰加热至250℃~300℃，用熔焊枪将镍合金粉末与稀土反复、均匀地熔焊在环保锅炉的表面，熔 焊层平滑过渡，再将环保锅炉加热至800~850℃，使涂层完全熔化，
步骤4：将经步骤3处理的环保锅炉用超声波测厚仪测量。
2.根据权利要求1所述的一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：通过用高频加温或火焰加热的方法将步骤3中的环保锅炉加热至800~850℃。
3.根据权利要求1所述的一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：步骤3中加热温度由红外线控制高频加温的电流或火焰加热的火焰气流。
4.根据权利要求1所述的一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：所述镍合金粉末的镍含量大于60%，铬含量为4~18%。
5.根据权利要求1所述的一种用于环保锅炉的防腐蚀防磨损强化涂层的制备工艺，其特征在于：所述熔焊材料包括微量元素钼、铜。
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