CN112809116A - 一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法。提供了一种方便加工，提高可靠性的水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法。包括以下步骤：S1、内风管选用incoloy800材质，旋流叶片选用钴50材质；S2、预处理，将旋流叶片和内风管的待焊接表面使用砂纸打磨，去除氧化物杂质；S3、将旋流叶片和内风管放入丙酮中进行超声波清洗；S4、在预处理后的旋流叶片的待焊接表面镀上镍层，然后，将Ni基高温钎料热喷涂到镍层表面；S5、将处理好的旋流叶片和内风管采用夹具装夹固定，放入真空钎焊炉中进行钎焊；S6、锤击焊缝表面；S7、PT探伤，确定裂纹情况，出现裂纹及时补焊。本发明提高了燃烧器喷头耐高温抗氧化性能，同时实现了燃烧器旋流角度的精准控制，可延长燃烧器使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水泥燃烧器，尤其涉及一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法。
背景技术
水泥回转窑燃烧器用于将煤粉和燃烧用的空气喷入到回转窑中，可将水泥生料煅烧成熟料。燃烧器喷头部位火焰温度在1500℃以上，受燃料燃烧影响，温度变化频繁，温差较大。因此该部位要求具有优良的抗高温性、抗热震性、高温耐磨性和良好的化学稳定性以及耐碱硫侵蚀性。燃烧器中最为重要的要属旋流风了，其主要作用是使煤粉与助燃空气迅速充分混合，提高煤粉的燃烧效率，稳定火焰状态及回转窑内热工制度，从而提高水泥熟料的煅烧质量。旋流叶片对煤粉燃烧器的性能具有重要的影响，尤其是焊接质量决定了整个燃烧器的性能和使用寿命。旋流叶片通常是采用火焰焊焊接于内风管，但在工作过程中，焊缝容易产生疲劳裂纹，导致燃烧器损坏。焊接的精度不易控制，导致旋流风的角度出现偏差，影响旋流风的流向。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一种方便加工，提高可靠性的水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法。
本发明的技术方案为：包括以下步骤：
S1、内风管选用incoloy800材质，旋流叶片选用钴50材质；
S2、预处理，将旋流叶片和内风管的待焊接表面使用砂纸打磨，去除氧化物杂质；
S3、将旋流叶片和内风管放入丙酮中进行超声波清洗；
S4、在预处理后的旋流叶片的待焊接表面镀上镍层，然后，将Ni基高温钎料热喷涂到镍层表面；
S5、将处理好的旋流叶片和内风管采用夹具装夹固定，放入真空钎焊炉中进行钎焊；
S6、锤击焊缝表面；
S7、PT探伤，确定裂纹情况，出现裂纹及时补焊。
步骤S2中，使用400#、600#、800#砂纸依次打磨。
步骤S3中，清洗时间为15-30min。
步骤S4中，镍层的厚度为3-5um。
步骤S5的钎焊中，以10-15℃/min的速度加热到600℃，保温20-30min；
再以5-10℃/min的速度加热到900℃，保温10-20min，保温完毕后；
再以5-18℃/min的速度加热到1100-1200℃，保温30-40min，保温完毕后；
再以10℃/min的速度冷却至700℃，然后随炉冷却至室温；
炉内真空度为3×10-5-10×10-7torr。
本发明在工作中，内风管选用incoloy800材质，旋流叶片选用钴50材质，并采用真空钎焊和表面镀镍的方式，提高了燃烧器喷头耐高温抗氧化性能，同时实现了燃烧器旋流角度的精准控制，可延长燃烧器使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图中1是内风管，2是旋流叶片。
具体实施方式
本发明如图1所示，在工作中，内风管1采用incoloy800，旋流叶片2采用钴50（即umco-50合金），包括以下焊接步骤：
预处理（即焊接前），将旋流叶片和内风管的待焊接表面使用400#、600#、800#砂纸依次打磨，提高打磨效果，有效去除氧化物等杂质；在丙酮中超声波清洗15-30min，去除待焊样品表面油污；
在预处理后的旋流叶片的待焊接表面镀镍层，厚度为3-5um；然后将Ni基高温钎料热喷涂到镍层表面；
将处理好的旋流叶片和内风管采用相关夹具装夹固定，放入真空钎焊炉中进行钎焊。以10-15℃/min的速度加热到600℃，保温20-30min，再以5-10℃/min的速度加热到900℃，保温10-20min，保温完毕后，再以5-18℃/min的速度加热到1100-1200℃，保温30-40min，保温完毕后，以10℃/min的速度冷却至700℃，然后随炉冷却至室温；炉内真空度为3×10-5-10×10-7torr；
真空炉中钎焊方法是在真空条件下，不施加钎剂的一种比较新的钎焊方法。由于钎焊处在真空环境下，可以有效地排除空气对工件的有害影响，因此可以不施加钎剂成功地进行钎焊。
在真空钎焊炉内通过分段控制，第一阶段预热定温、保温；第二阶段蓄能定温、保温；第三阶段钎焊定温、保温。
然后，锤击焊缝表面；最后，PT探伤，确定裂纹情况，出现裂纹及时补焊。
为了提高燃烧器的耐热能力，内风管采用耐热性、抗氧化能力和抗渗碳能力好的incoloy800，其化学成分见表1。
表1 incoloy800化学成分（wt%）
| Ni | Cr | Fe | C | Mn | Si | S | Cu | Al | Ti | P |
| 30-35 | 19-23 | 37-47 | ≤0.1 | ≤1.50 | ≤1.00 | ≤0.015 | ≤0.75 | 0.15-0.6 | 0.15-0.6 | ≤0.03 |
旋流叶片不仅需要在1500℃以上的高温环境下工作，容易产生氧化；另外旋流叶片还受到风力的不断冲击和磨损，因此，选用具有较好的高温强度、高温耐磨性、高温抗氧化性及抗热腐蚀性能和优良的塑韧性等的高温耐磨合金钴50，以延长旋流叶片的寿命，其具体成分如表2所示。
表2 钴50化学成分（wt%）
| C | Co | Cr | Ni | Si | Mn | Nb | Mo | Fe |
| ≤0.15 | 46-54 | 26-30 | - | ≤0.15 | ≤1.5 | ≤1.5 | ≤1.5 | 余量 |
内风管为薄壁件，采用火焰或高热输入的焊接方式容易烧穿，焊接变形大，且焊缝为曲面，焊接路线不易控制，会导致旋流风的角度发生变化。旋流叶片采用钎焊的方式，接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，焊件的组织和性能变化不大，且可连接不同的材质的工件。一般采用与母材接近的焊材，由于内风管和旋流叶片的高温工作环境，钎料选择Ni基高温钎料。
旋流叶片工作过程中要承受风力的交变载荷，在长时间的交变载荷的作用下，会产生疲劳裂纹，裂纹延伸直至断裂。疲劳裂纹一般是从应力集中处产生裂纹。由于钴50与incoloy800属于异种材质，两种材料间的化学成分、物理性能等差别较大，焊接过程易产生较大应力，焊接性差，且由于钴50与incoloy800的熔点不同，焊接过程中易产生液态金属脆化，导致焊缝中出现裂纹，影响焊接质量。采用中间镀层的方式，可有效改善异种材质之间的差异性焊接缺陷。而镀Ni层不仅能够起到中间过渡层的作用，同时可减少脆性化合物的产生，防止液态金属脆化，减少裂纹的产生。
参考GB/T 11363-2008《钎焊接头强度试验方法》对所得试验样品进行检测析，结果见表3所示。
表3抗拉强度和剪切强度
| 室温 | 700℃ | |
| 抗拉强度（MPa） | 390 | 360 |
| 剪切强度（MPa） | 230 | 210 |
对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、内风管选用incoloy800材质，旋流叶片选用钴50材质；
S2、预处理，将旋流叶片和内风管的待焊接表面使用砂纸打磨，去除氧化物杂质；
S3、将旋流叶片和内风管放入丙酮中进行超声波清洗；
S4、在预处理后的旋流叶片的待焊接表面镀上镍层，然后，将Ni基高温钎料热喷涂到镍层表面；
S5、将处理好的旋流叶片和内风管采用夹具装夹固定，放入真空钎焊炉中进行钎焊；
S6、锤击焊缝表面；
S7、PT探伤，确定裂纹情况，出现裂纹及时补焊。
2.根据权利要求1所述的一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法，其特征在于，步骤S2中，使用400#、600#、800#砂纸依次打磨。
3.根据权利要求1所述的一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法，其特征在于，步骤S3中，清洗时间为15-30min。
4.根据权利要求1所述的一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法，其特征在于，步骤S4中，镍层的厚度为3-5um。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种水泥燃烧器旋流叶片的焊接方法，其特征在于，步骤S5的钎焊中，以10-15℃/min的速度加热到600℃，保温20-30min；
再以5-10℃/min的速度加热到900℃，保温10-20min，保温完毕后；
再以5-18℃/min的速度加热到1100-1200℃，保温30-40min，保温完毕后；
再以10℃/min的速度冷却至700℃，然后随炉冷却至室温；
炉内真空度为3×10-5-10×10-7torr。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210518 |