CN1957203A - 被覆合金的锅炉部件、和被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在需要保护部的全区中实施了耐侵蚀·腐蚀性优异的合金材料的熔敷被覆、而且即使焊接连接也不会产生热冲击裂纹的被覆合金的锅炉部件。在供焊接连接的端部，遍及也包括该端部附近在内的、焊接作业时可产生热冲击裂纹的快速升温区域(C)实施超合金被覆(15)，另一方面，在上述快速升温区域(C)以外的其余区域实施自熔合金被覆(16)。合金被覆层(15、16)中富Ni的Ni－Cr成分均占过半的量，但超合金被覆层(15)将B、Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下，自熔合金被覆层(16)将B、Si的含量分别限定为1～5％。

Description

被覆合金的锅炉部件、和被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法

技术领域

本发明涉及在各种锅炉中构成传热配管的管部件(以下称为「锅炉管」)或者构成带冷却水路的炉套的板材-管材复合面板(以下称为「锅炉炉面板」)等锅炉部件，更详细地讲，涉及具有用于提高耐久性的合金被覆、并且也适于焊接施工的锅炉部件、以及被覆合金的锅炉部件的焊接施工方法。

背景技术

首先就锅炉管的例子而言，在锅炉的工作温度比最近低、并且炉内的侵蚀·腐蚀环境也不那么苛刻的时代，一般的使用形态是以裸态使用注重与机械特性相关的高温可用性的锅炉用钢管(低合金钢管)。在要求耐蚀性的用途中也使用不锈钢管、进而使用钛管，但由于价格高，因此不会较多地使用。

近年，回收利用垃圾焚烧热的形式的锅炉增加，因此，产生了特别是燃烧煤灰引起的侵蚀(磨损)的问题，作为针对该问题的对策，正开始较多地采用实施耐磨性优异的自熔合金(第一合金材料)的喷镀被覆的方法。

但是，上述的自熔合金被覆层，例如是利用HVOF(High VelocityOxygen Fuel)喷镀机来喷镀形成的原样状态的被覆层(即为多孔质，存在到达母材的针孔。以下称为「未熔融被覆层」)，在其他的用途(例如金属板处理线用辊类)中较多采用的、喷镀后实施熔融处理的自熔合金被覆层(这是从多孔质变成致密质、没有上述针孔的、具有足够的环境隔绝功能的被覆层，是「熔敷被覆层」的典型例子)却很少采用。

针对锅炉管较少应用自熔合金的熔敷被覆的原因是因为：锅炉管经焊接连接而使用时，由于焊接作业时的快速的局部升温，熔敷被覆层易发生热冲击裂纹，因此，要求进行对管整体进行炉内预热之后，再通过焊接对高温的管进行接合的格外困难的作业。

可是，在最近的锅炉中，不仅有侵蚀的问题，还有腐蚀的问题，并且上述问题伴随排气无害化的高温燃烧要求日益严重起来，越来越迫切希望对锅炉应用熔敷被覆，而且希望采用供给预制被覆层部分的形式实现上述的应用。

作为其一例，专利文献1(特开平10-170194号公报)公开了在锅炉管上应用自熔合金的熔敷被覆层的构成。在此，采用了在锅炉管的端部设置50mm左右的未喷镀部，并将该部分作为接合余量的构成(上述公报的第3页第4栏第15～16行)。另外，对于上述未喷镀部，焊接之后代替被覆采取了嵌装保护材料的处置(上述公报的第3页第4栏第24～26行)。上述处理，由于需要特别定购具有优异的耐侵蚀性的保护材料(例如氧化铝制)、或者需要在狭窄的锅炉内进行嵌装作业，因此需要材料工时等的高成本以及物资器材的预先筹备。

此外，也不能不考虑将在工厂预制的喷镀被覆自熔合金粉未的锅炉管在构筑工地进行焊接连接后，在该场合实施感应加热等的熔融处理的手法，但由于空间狭窄、或者与其他构件的连接区的加热较难等，上述手法实质上不能够采用。

顺便说明的是，自熔合金的熔融处理如果不进行整体同时熔融、或单向熔融，则产生再热裂纹，因此在该场合下实施时感应加热是不可缺少的。

其次，在锅炉炉面板的场合，该锅炉炉面板象上述那样是交替地配设管材和板材的复合构成、和/或是大尺寸(例如0.5m×6m)，因此与上述保护材料相当的实用的辅助材料的应用进一步成为难题，另外的情况是也存在与喷镀后的熔融处理相伴的复杂的形状变形问题(例如参照专利文献2或专利文献3)，难以考虑利用预制熔融被覆层的制品。

【专利文献1】特开平10-170194号公报

【专利文献2】特开2001-4101号公报

【专利文献3】特开2000-329304号公报

发明内容

本发明的第一课题是提供一种被覆合金的锅炉部件，所述的被覆合金的锅炉部件，在需要保护的部分的全区上实施了耐侵蚀·腐蚀性优异的合金材料的熔敷被覆，而且即使进行焊接连接也不会产生热冲击裂纹。

另外，本发明的第二课题是提供一种被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，该焊接施工方法不产生热冲击裂纹地进行用于在全区实施了自熔合金的熔敷被覆的锅炉部件的连接等的焊接施工。

第一本发明的被覆合金的锅炉部件，是为了解决上述的第一课题而发明的，其特征在于，是采用富Ni(镍)的Ni-Cr(铬)成分占过半的量的合金材料对金属制的母材实施被覆的、经焊接连接而使用的被覆合金的锅炉部件，在供焊接连接的端部，遍及也包括该端部附近在内的、焊接作业时可产生热冲击裂纹的快速升温区域，实施熔点降低元素B(硼)、Si(硅)的含量按重量比计抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的上述合金材料(第二合金材料)的熔敷被覆，另一方面，在上述快速升温区域以外的其余区域实施上述B、Si的含量分别为1～5％(1％以上5％以下之中的任意值)的组成的上述合金材料(第一合金材料)的熔敷被覆(优选是喷镀后熔融被覆)。作为上述第二合金材料的熔敷被覆层的形成方法，可例举堆焊焊接(重视成本的单层堆焊或者重视成分纯度的双层堆焊)，但不限于该方法。

另外，第二本发明的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，是为了解决上述的第二课题而发明的，其特征在于，是采用富Ni的Ni-Cr成分占过半的量而且B和Si分别配合1～5％的自熔合金材料(第一合金材料)对金属制的母材实施了熔敷被覆(优选是喷镀后熔融被覆)的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，以供焊接施工的端部为对象，在上述端部中的升温速度为2～10℃/秒的慢速加热条件下，采用从端部到内侧(里面)升温量逐渐减少的加热模式的预热处理，形成一种预热区域(本发明中将所形成的这种预热区域称为“虹式预热区域”)，接着，进行该端部的焊接作业(优选采用富Ni的Ni-Cr成分占过半的量、并且B和Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的第二合金材料)。在上述焊接作业中，也包括对单一部的端部的堆焊焊接作业、邻接部件的端部彼此之间的焊接连接。

发明效果

第一本发明的被覆合金的锅炉部件，在端部以外的大半区域，采用充分配合有熔点降低元素(B、Si)的易熔性合金材料(第一合金材料)实施了熔敷被覆，关于该区域，可进行与通常的喷镀-熔融处理同样的高生产率、低成本的工厂生产。另一方面，端部区域不得不进行生产率低的堆焊焊接等的喷镀以外的高成本施工，但由于区域面积小，因此作为整体能够以低成本进行生产。

端部区域的熔敷被覆层，由于将B、Si的配合量限制为极小(由第二合金材料被覆构成)，因此不是易熔性的，不能期望获得高的施工生产率，但不具有象代替上述情况充分配合有B、Si的合金材料那样的热冲击裂纹敏感性。

关于耐久性能，由于两种被覆层都是熔敷被覆层，因此环境隔绝性是充分的，此外，由于是高Ni-Cr组成，因此被覆层自身的耐蚀性也都极为优异。关于耐侵蚀性，大量配合有B、Si的大半区域被覆层的一方优异，但差别不大，因此，通过进行初始被覆层厚度存在差别的程度的处置可使耐侵蚀性大致均等。

按以上所述，可解决上述第一课题。

根据第二本发明的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，关于由焊接施工时的快速升温而引起的自熔合金熔敷被覆层的热冲击裂纹，通过设置「虹式预热区域」并使该区域包含填充金属适用区域，可在全区范围内减小与快速升温相伴的温度急变量，从而不会发生热冲击裂纹。

上述焊接施工方法，首先，由于锅炉构筑工地的寸法适应等的突发情况而需要紧急制备上述第一本发明的构成的被覆合金的锅炉部件时是有用的。例如，将工厂生产的熔敷被覆自熔合金的锅炉部件整备成为适应尺寸，再去除端部的自熔合金(第一合金材料)的被覆层后，在该端部进行以上述端部用组成的合金材料(优选为第二合金材料)为填充金属的堆焊焊接，由此在该场合下可制备与第一本发明的制品同等、并且被整备成为适应尺寸的、即使用于焊接连接也不产生热冲击裂纹的被覆合金的锅炉部件。或者，对于实施了自熔合金被覆(熔敷被覆或未熔融被覆)的构件上的被覆层缺损部(剥离部等)，采用上述的预热-堆焊焊接，由此可进行自熔合金被覆层的修补。

在此，在上述堆焊施工之前形成的上述虹式预热区域，例如使用线圈密度在轴线方向渐次变化的螺管线圈进行感应加热，使得在轴线方向产生热输入密度梯度，此时，利用辅助采用在轴线方向适宜摇动上述螺管线圈的操作的手法，就能够以平缓的温度分布来形成。

上述预热处理是费事一些的作业，但由于对象区域为极狭窄的范围，以及准备极小规模的高频电源就足够，因此即使在锅炉内的狭窄的空间中也能够从容实施。该焊接施工方法中的预热，象上述那样通过感应加热来进行是可获得高效率的，但并不限于此，也可以由其他的加热方法、例如气体加热来代替。

另外，上述的手法在锅炉构筑工地紧急制备第一本发明的容易焊接连接的被覆合金的锅炉部件时等也发挥出威力。

此外，上述焊接施工方法，在想要替代该场合制备第一本发明的被覆合金的锅炉部件，将被切断成为适应尺寸的自熔合金熔敷被覆的锅炉部件进行焊接连接并使得避免产生热冲击裂纹时也是有用的，成为代替提供第一本发明的被覆合金的锅炉部件的单一对应的应急对策。

在第二本发明的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法中，考虑到焊接施工后的品质要求(耐侵蚀·腐蚀性)，优选将上述端部用组成的合金材料(第二合金材料)作为填充金属。

按以上所述，可解决上述第二课题。

附图说明

图1针对本发明的一个实施方案示出被覆合金的锅炉部件的结构，其的(a)为整体平面图，(b)为整体正面图·端面图，(c)为主要部分放大平面图，(d)为主要部分放大正面图·端面图，(e)为A截面放大图，(f)为多个连结状态的平面图。

图2示出被覆合金的锅炉部件的制造工序，其中(a)为整体平面图，(b)为整体正面图·端面图。

图3示出被覆合金的锅炉部件的制造工序，其中(a)为主要部分放大平面图，(b)为主要部分放大正面图·端面图。

图4示出被覆合金的锅炉部件的制造工序，其中(a)为主要部分放大平面图，(b)为主要部分放大正面图·端面图，(c)为整体平面图，(d)为整体正面图·端面图，(e)为整体平面图，(f)为整体正面图·端面图。

图5示出被覆合金的锅炉部件的制造工序，其中(a)为主要部分放大平面图，(b)为主要部分放大正面图·端面图。

图6示出被覆合金的锅炉部件的焊接工序，其中(a)为焊接前的焊接连接区的截面图，(b)为焊接后的焊接连接区的截面放大图。

图7针对本发明的另外的实施方案，示出被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法的工序，其中(a)为锅炉管的平面图，(b)为正面图·端面图，(c)～(h)均为平面图。

图8(a)、(b)均为平面图。

图9针对本发明的另外的实施方案，示出被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法的工序，其中(a)、(b)均为主要部分的平面图。

符号说明

10    锅炉炉面板(被覆合金的锅炉部件)

11    钢制面板(复合面板)

12      管部(管材)

13      板部(板材)

14      切口

15      超合金被覆层(堆焊焊接区、第二合金材料被覆层)

16      自熔合金被覆层(喷镀后熔融部、第一合金材料被覆层)

20      焊接连接区

21～25  超合金焊接层(第二合金材料填充金属)

40      感应线圈(高频感应加热装置)

70      锅炉管(被覆自熔合金的锅炉部件)

71      剩余部分

72      适合部(采用部分)

73，74  端部(快速升温区域)

75      感应线圈(高频感应加热装置)

76      超合金被覆层(堆焊焊接区、第二合金材料被覆层)

80～82  锅炉管(被覆合金的锅炉部件)

83，84  焊接连接区

90      锅炉管(被覆自熔合金的锅炉部件)

91      端部

92      感应线圈(高频感应加热装置)

93      焊接连接区

具体实施方式

关于本发明的被覆合金的锅炉部件的一个实施方案，引用附图说明其构成。图1(a)～(e)表示出作为被覆合金的锅炉部件的具体例的锅炉炉面板10的结构，(a)为整体平面图，(b)为整体正面图·端面图，(c)为主要部分放大平面图，(d)为主要部分放大正面图·端面图，(e)为A截面放大图。图1(f)是多个面板连结状态的平面图。

锅炉炉面板10是预先在工厂对钢制面板11(金属制的母材)熔敷超合金被覆层15(第二合金材料被覆层)和自熔合金被覆层16(第一合金材料被覆层)而得到的，在组装炉套时，在工地将多个锅炉炉面板10排列，将相邻的端部彼此焊接连接。即，在钢制面板11(板材-管材复合面板)上，为形成带冷却水路的炉套的基本单位，交替地配置构成冷却水路的管部12(管材)和构成连结部的板部13(板材)，通过焊接连接等紧密地连结，此外，为了耐侵蚀·腐蚀，在成为炉内壁的一面(需要保护部)，除了焊接连接用端部另外实施外，在全区域上形成合金材料的熔敷被覆层。

熔敷被覆为了削减材料工时费，可灵活采用超合金被覆层15和自熔合金被覆层16，超合金被覆层15是在面板端部之中、用于焊接连接区20中的管端侧的端部上的带状区域(快速升温区域)上施工形成，自熔合金被覆层16是在需要保护部之中的其余区域施工形成。快速升温区域是指在焊接作业时、在自熔合金被覆层中可产生热冲击裂纹的区域，该快速升温区域宽度C根据钢材形状和被覆层厚度等不同而不同，因此不能一概而论，但在锅炉炉面板中，为15～50mm(15mm以上50mm以下之中的任意值)左右。

关于板部13的端部，从该端部向内侧形成了超合金被覆层15。即，超合金被覆层15扩展到快速升温区域宽度C的二倍左右，不仅处于快速升温区域上，还越过该区域进入到其余区域中。另外，在那里形成了宽度0.5～2mm左右的细切口14。这是为了确保管部12的焊接对位用的变位余量，根据管部12的粗细不同，也有时随板部13端部的超合金被覆层15一起达到快速升温区域宽度C的数倍左右。管部12的端面上也加工出成为焊接坡口的大的倒角坡。

超合金被覆层15的材料，是富Ni的Ni-Cr成分占过半的量的材料，但熔点降低元素B，Si的含量抑制在B：0.1％(重量比)以下、Si：0.5％(重量比)以下以避免焊接作业时因热冲击而开裂。作为规定这样的合金材料的标准，可举出日本国的棒材JIS G4901和板材JIS G4902、以及国际标准ISO4955和ISO9723。超合金被覆层15的厚度为1.2～3.0mm左右。

自熔合金被覆层16的材料同样是富Ni的Ni-Cr成分占过半的量的材料，但为了在抑制材料费高涨的同时，通过喷镀处理和熔融处理能够高效率地施工，将B、Si的含量分别规定为1～5％(重量比)。作为这样的合金材料，在日本可举出JIS H8303所规定的组成的镍基自熔合金材料。在其他国家和地区可举出国际标准ISO14920所规定的组成的镍基自熔合金材料。作为自熔合金材料，价格较高，但可以根据需要使用Co(钴)基自熔合金材料或配合了WC(碳化钨)的自熔合金材料。自熔合金被覆层16的厚度为1.0～2.0mm左右。

关于该实施方案的锅炉炉面板10(被覆合金的锅炉部件)，引用附图来说明其制造工序。图2的(a)为整体平面图、(b)为整体正面图·端面图，图3的(a)为主要部分放大平面图、(b)为主要部分放大正面图·端面图。图4的(a)为主要部分放大平面图、(b)为主要部分放大正面图·端面图、(c)为整体平面图、(d)为整体正面图·端面图、(e)为整体平面图、(f)为整体正面图·端面图，图5的(a)为主要部分放大平面图、(b)为主要部分放大正面图·端面图。

锅炉炉面板10的制造，简而言之，是将钢制面板11作为母材，在其一面上形成超合金被覆层15后，也形成自熔合金被覆层16，再加工端部形状，可在工厂进行。

钢制面板11(参照图2)可以与以往相同，是将由钢材制成的管部12和板部13交替地焊接连接等而连结成的。一般的锅炉炉面板的场合，钢制面板11的尺寸是：长度为4000～6000mm左右，宽度为400～500mm左右，管部12的径为60～75mm左右，管部12的厚度为5.0～7.0mm左右，板部13的厚度为5～7mm左右。

在钢制面板11的端部形成超合金被覆层15时(参照图3)，对于管部12而言，在比快速升温区域宽度C稍宽的范围中进行，对于板部13而言，进行到进一步进入到内侧的位置。端头部的50～150mm左右有时为了在作业中进行固定保持等而不进行被覆处理地残留，在该场合，在进行最后的端部形状加工时将切掉。超合金被覆层15的施工作业通过堆焊焊接来进行，其填充金属以线材化的第二合金材料为宜，其中在日本，优选与JIS G4901-NCF625、JIS G4902-NCF625相当的超合金材料，在其他国家和地区，可从国际标准ISO4955和ISO9723等所规定的超合金材料中选定相应的产品。

在快速升温区域以外的其余区域形成自熔合金被覆层16时(参照图4)，顺序地进行超合金被覆层15的遮蔽、自熔合金的喷镀、自熔合金的熔融处理。在此省略详细的说明，但也可适宜进行喷丸清理等的表面清洁处理。

超合金被覆层15的遮蔽，例如使用金属薄板等遮蔽板或耐热遮蔽带来进行。另外，以超合金被覆层15和自熔合金被覆层16部分地重合的方式进行遮蔽，以避免超合金被覆层15和自熔合金被覆层16之间出现间隙、母材露出。在这样的重层部分中，为了不出现陡峭的台阶，在两被覆层的厚度上带有坡度为好。

用于形成自熔合金被覆层16的喷镀及其之后的熔融处理，可以与对没有超合金被覆层15的现有产品进行的被覆层形成处理同样(例如参照专利文献2)，因此这里省略详细的说明，但可以使用公知的装置、采用一般的手法来进行。即，自熔合金的喷镀，可以使用公知的喷镀装置、采用一般的的喷镀法高效率地进行。自熔合金被覆层16的喷镀材料，以粉粒化的第一合金材料为宜，其中，在日本优选与JIS H8303-SFNi4相当的镍基自熔合金材料，在其他国家和地区，可从国际标准的ISO14920所规定的镍基自熔合金材料中选定相应的产品。

另外，自熔合金的熔融处理也基本上可以使用公知的高频感应加热装置、采用一般的移动加热法沿单向高效率地进行。

但是，与以往不同，对于喷镀到板部13上的自熔合金被覆层16，要在单向移动的条件下实施充分的熔融处理(参照专利文献2，3)。

采用上述的合金材料进行被覆的场合，超合金被覆层15和自熔合金被覆层16的厚度比率优选设定在1.2～2.0∶1。这是因为，自熔合金被覆层的耐磨性比超合金被覆层优异，通过根据使用条件设定上述范围的被覆层厚度比，能够使两被覆层的耐磨寿命均等化。即，小于1.2∶1时，超合金被覆层15先行磨耗，由此残留的自熔合金被覆层16有可能浪费，另一方面，当超过2.0∶1时，自熔合金被覆层16反倒先行磨耗，由此残留的超合金被覆层15有可能浪费。

在表面侧单面形成合金被覆层15，16之后，切掉钢制面板11的端头的未被覆部(参照图5)。这通过等离子切割等来进行，同时或者在别的时候也形成切口14。此外，准备与其他的锅炉炉面板10的焊接连接，在管部12的端部实施开坡口加工(参照图1(c)、(e))。

这样，当端部的加工也结束时，就制造出一个锅炉炉面板10。另外，同样地操作，高效率地连续不断制造锅炉炉面板10，这些面板在工厂或仓库等中积存、保管。

关于该实施方案的锅炉炉面板10(被覆合金的锅炉部件)，引用附图说明其使用形式等。锅炉炉面板10由于有多个被焊接连接、组装到锅炉中，因此在此特别地说明锅炉炉面板10彼此之间的焊接工序。图6表示其焊接连接工序，(a)是焊接前的焊接连接区的截面图、(b)是焊接后的焊接连接区的截面放大图。另外，图1(f)是将多个锅炉炉面板10连结的情形的平面图。

焊接连接工序包括确定位置(对位)工序、管端焊接连接工序和板部焊接连接工序，按上述的顺序对连接对象即成对的锅炉炉面板10的焊接连接区20实施各工序的处理。这也有时部分地在组装工厂进行，但最终在锅炉设置工地进行。

首先，在确定位置工序(参照图6(a))中，在使成为焊接连接区20的管部12的端头彼此相对的状态下对两锅炉炉面板10进行固定。然后，如果在各管端相对的状态下存在错位，那么，如果该错位是由于先前形成合金被覆层15、16等等而产生的一点点的错位，则进行向切口14打入小的楔子等等的工作，对相对的管端的位置进行调整。

然后，在管端焊接连接工序中(参照图6(b))，从管内面侧向管外面侧分几次地进行环状焊接，以避免产生孔隙等，并且避免过热。在图示的例子中，分为五层，从与管的中空临近的超合金焊接层21的环状焊接开始，填埋到管壁中的超合金焊接层22的环状焊接与之接续，进而露在管外周的三道的超合金焊接层23，24，25顺序地施工一圈。作为在该管端焊接工序中使用的填充金属，从与自熔合金被覆层的耐蚀性、耐磨性的平衡性的方面出发，优选是与超合金被覆层15相同的第二合金材料。使用第二合金材料施工完成后形成的超合金被覆层15没有热冲击裂纹敏感性，因此焊接可在不会损害该被覆层的情况下容易且可靠地进行。另外，关于之前形成的自熔合金被覆层16，虽然它具有热冲击裂纹敏感性，但由于超合金被覆层15覆盖了快速升温区域宽度C，因此仍然不需要担心发生裂纹。

最后，在板部焊接连接工序中，虽未图示，但至少覆盖双方的切口14的尺寸的垫板在两锅炉炉面板10的板部13上被焊接。垫板的焊接，从背面(即未形成超合金被覆层15的面、炉外壁面、不需要保护的面)侧进行。因为切口14细小，而且垫板容易附设和替换，因此也有时切口14的内侧，以母材的原样状态、即以显露钢制面板11的状态结束工序，但也可以通过将与超合金被覆层15相同的第二合金材料用作为填充金属的焊接施工，来填埋切口14。另外，板部13与管部12不同，在构筑锅炉后容易进行修补(从锅炉外进行修补也可大致实现目的)，因此可以采用增厚面板端部板、垫板的板厚来进行长寿命化、将合金被覆层省略的手法。

这样，锅炉炉面板10一个一个地被连结(参照图1(f))，从而制造出带冷却水路的炉套。

在这样的炉套中，内壁整个面、或者内壁面之中需要保护部的全区被致密的合金被覆层覆盖，因此耐侵蚀·腐蚀性格外提高。

其次，关于本发明的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法的一个实施方案，引用附图说明其工序等。图7的(a)是锅炉管的平面图，(b)是正面图·端面图、图7(c)～(h)、图8(a)、(b)均是平面图。

在此，对在工地制备未准备的锅炉管时的方法进行说明。在作为需要保护部的外周面实施了自熔合金被覆的钢制锅炉管70(参照图7(a)，(b))可迅速得到，但其长度不符合组装部位(参照)图7(c)。另外，由于自熔合金被覆层是富Ni的Ni-Cr成分占过半的量、而且B和Si分别配合1～5％的合金材料，即是具有热冲击裂纹敏感性的第一合金材料(上述的自熔合金被覆层16的材料)，因此若原样不变地直接进行焊接，将受到不希望的损害。

因此，从锅炉管70切掉剩余部分71，留下所要求的长度的适合部72(参照图7(d))，准备其后的焊接连接(参照图8(b))，首先，在作为采用部分的适合部72的两端进行堆焊焊接的焊接施工(参照图7(e)～(h)、图8(a))。按工序顺序详细叙述该焊接施工，首先从适合部72内的两端部73，74去除自熔合金被覆层(参照图7(e))。端部73，74的母材露出宽度与上述的快速升温区域宽度C相同，虽然不能一概而论，但为15～50mm左右。

然后，将卷绕成螺线管形、并且其卷绕螺距单调增加的感应线圈75(参照图7(f))与高频感应加热装置连接，同时嵌装或可拆地嵌在端部73上(图7(g)参照)，通过感应加热进行预热处理。此时，使用长度为端部73的母材露出宽度的2～3倍的感应线圈75，该感应线圈75的两端之中，卷绕螺距大的一方位于适合部72的中间部一侧，卷绕螺距密的一方位于端部73侧。另外，设定在高频感应加热装置上的感应线圈75的通电条件为端部73中的升温速度达到2～10℃/秒的慢速加热条件。

这样一来，对端部73进行了预热和采用从该端部向内侧升温量逐渐减小的加热模式、而且充分地对适合部72进行了预热。当最高温部温度一达到450～600℃就停止加热。由此形成无论是在轴方向的空间上还是随时间的经过都没有急剧变化的「虹式预热区域」，因此，接着、即在冷却之前迅速地在适合部72的端部73形成超合金被覆层76(参照图7(h))。该形成通过堆焊焊接以避免在与自熔合金被覆层之间残留母材露出面的方式来进行。

另外，在该堆焊焊接中，填充金属使用没有热冲击裂纹敏感性的第二合金材料(上述的超合金被覆层15的材料)。即，将富Ni的Ni-Cr成分占过半的量并且B和Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的合金材料作为填充金属，进行焊接施工。

在这样的焊接施工中，自熔合金被覆层的形成在先，超合金被覆层的形成在后，但因为是在「虹式预热区域」内的施工，因此自熔合金被覆层不会开裂。

这样，锅炉管70的适合部72，针对作为随后的焊接连接的对象部位的端部73，遍及快速升温区域由第二合金材料形成超合金被覆层，与此同时，成为在比该端部更靠内侧的其余区域残留有自熔合金被覆层的状态。如果对剩余的端部74进行同样的焊接施工，则可在工地制造出与上述的锅炉炉面板10相当的锅炉管80(参照图8(a))。与之连接的其他锅炉管81、82，如果需要则也同样地在工地制备、并暂时保管。

然后，在焊接连接时，在工地将作为连结对象的锅炉管80、81、82备齐，进行焊接坡口的形成等所需要的管端处理后，在焊接连接区83、84中锅炉管80、81、82的端头彼此相对的状态下，将锅炉管80、81、82固定(参照图8(b))。然后，对于每个焊接连接区83、84，使用与在超合金被覆层76的堆焊焊接中使用的填充金属相同的填充金属，进行管端之间的焊接连接。该锅炉管80的管端焊接连接，与上述的管部12的管端焊接连接同样，不必担心自熔合金被覆层产生热冲击裂纹而可容易地进行，也不需要预热。

关于本发明的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法的另一实施方案，引用附图对其工序等进行说明。图9的(a)、(b)均是主要部分的平面图。

在此，对在外周面实施了自熔合金被覆的钢制锅炉管90彼此间的焊接连接需要在工地快速进行时的方法进行说明。这里，因为自熔合金被覆层是富Ni的Ni-Cr成分占过半的量而且B和Si分别配合1～5％的合金材料，即是具有热冲击裂纹敏感性的第一合金材料(上述的自熔合金被覆层16的材料)，因此当原样地直接进行焊接时，会受到不希望的损害，因此使用高频感应加热装置、进行「虹式预热区域」的形成。

该场合的预热，与上述的各实施方案不同，在即将进行焊接连接施工前进行。另外，很多情况是作为连接对象的两锅炉管90在工地已被固定，难以将双方的端部91拉开。因此，优选在端部91实施形成焊接坡口的前处理，并且，感应线圈92采用能够展开拆装的单匝线圈(参照图9(a))。另外，对感应线圈92通高频电流，进行用于形成「虹式预热区域」的加热时，使感应线圈92往复移动。

该往复移动进行好几次，直到最高温部温度达到450～600℃为止。另外，加热模式为：以焊接连接对象的端部91为中心，向着两边的方向、即从端部91向着锅炉管90的纵向内侧，升温量逐渐减小，为了达到该模式，端部91的地方以慢速进行，离端部91越远，越是快速地进行。往复距离，在单侧，即对于一方的锅炉管90而言，从端部91向内侧确保15～50mm左右。此外，该场合，设定在高频感应加热装置上的感应线圈92的通电条件为端部91中的升温速度达到2～10℃/秒的慢速加热条件。

那样一来，在该场合，也形成无论是在轴方向的空间上还是随时间的经过都没有急剧变化的「虹式预热区域」，因此，接着迅速地将锅炉管90的相对端部91彼此之间进行焊接连接(参照图9(b))，该焊接连接区93，与上述的管部12的管端焊接连接同样地，将没有热冲击裂纹敏感性的第二合金材料(上述的超合金被覆层15的材料)作为填充金属进行焊接连接。即，在该场合，填充金属也是富Ni的Ni-Cr成分占过半的量并且B和Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的合金材料，由于将要焊接连接之前先行进行虹式预热，因此自熔合金被覆层不会开裂。

此外，在上述的各实施方案中，作为具体例，说明了锅炉炉面板10的工厂生产和锅炉管80的工地制备，但相反的情形也会有。即，锅炉管80的工厂生产和锅炉炉面板10的工地制备，详细的说明不再赘述，但与上述同样地适宜进行。

Claims (11)

1.一种被覆合金的锅炉部件，其特征在于，是采用富Ni的Ni-Cr成分占过半的量的合金材料对金属制的母材实施被覆的、经焊接连接而使用的被覆合金的锅炉部件，在遍及供焊接连接的端部、也包括该端部附近在内的、焊接作业时可产生热冲击裂纹的快速升温区域，实施了在熔点降低元素B、Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的上述合金材料的熔敷被覆，另一方面，在上述快速升温区域以外的其余区域，实施了上述B、Si的含量分别为1～5％的组成的上述合金材料的熔敷被覆。

2.如权利要求1所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，上述快速升温区域是供焊接的端部与距离该端部15～50mm的位置之间的区域。

3.如权利要求1或2所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，作为上述B、Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的上述合金材料，使用了JIS G4901、4902所规定的组成的超合金材料。

4.如权利要求1或2所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，作为上述B、Si的含量分别为1～5％的组成的上述合金材料，使用了JIS H8303所规定的组成的镍基自熔合金材料。

5.如权利要求1或2所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，作为上述B、Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的上述合金材料，使用与JIS G4901、4902-NCF625相当的超合金材料，另外，作为上述B、Si的含量分别为1～5％的组成的上述合金材料，使用与JIS H8303-SFNi4相当的镍基自熔合金材料，与此同时，将使用这些材料形成的上述快速升温区域和上述其余区域的熔敷被覆层的厚度比率设定为1.2～2.0∶1。

6.如权利要求1或2所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，上述被覆合金的锅炉部件是锅炉炉面板或锅炉管。

7.如权利要求1或2所述的被覆合金的锅炉部件，其特征在于，上述被覆合金的锅炉部件是交替地连结管材和板材而成的锅炉炉面板，在上述板材的端部、向内侧超过上述快速升温区域直到达到上述其余区域为止的区域，实施了上述B、Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的上述合金材料的熔敷被覆，并且形成切口。

8.一种被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，其特征在于，是采用富Ni的Ni-Cr成分占过半的量而且B和Si分别配合1～5％的自熔合金材料对金属制的母材实施熔敷被覆而成的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，以供焊接施工的端部为对象，在上述端部的升温速度为2～10℃/秒的慢速加热条件下，采用从端部到内侧升温量逐渐减少的加热模式的预热处理，形成虹式预热区域，接着，进行该端部的焊接作业。

9.如权利要求8所述的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，其特征在于，将从上述焊接施工中的填充金属适用区域进一步向内侧扩大15～50mm的这一区域作为上述虹式预热区域，使最高温部温度为450～600℃，在此条件下进行上述预热处理。

10.如权利要求8或9所述的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，其特征在于，上述焊接施工是在遍及上述端部至其内侧的区域实施的、将富Ni的Ni-Cr成分占过半的量并且B和Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的合金材料作为填充金属的堆焊焊接。

11.如权利要求8或9所述的被覆自熔合金的锅炉部件的焊接施工方法，其特征在于，上述焊接施工是以上述端部为对象的、并将富Ni的Ni-Cr成分占过半的量并且B和Si的含量抑制在B：0.1％以下、Si：0.5％以下的合金材料作为填充金属的焊接连接。

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