PL224194B1

PL224194B1 - Sposób wykonywania warstwy ochronnej na ekranach szczelnych kotłów energetycznych

Info

Publication number: PL224194B1
Application number: PL399378A
Authority: PL
Inventors: Aleksander Borek; Andrzej Klimpel
Original assignee: Plasma System Spółka Akcyjna
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2016-11-30
Also published as: US20150167960A1; PL399378A1; WO2013180588A2; EP2855064B1; EP2855064A2; CN104428094A; RU2014148027A; WO2013180588A3; CA2873032A1

Abstract

Sposób wykonywania warstwy ochronnej zwłaszcza na ekranach szczelnych kotłów energetycznych polega na tym, że dwa ekrany szczelne (2) łączy się w parę, a następnie tak zespoloną parę ekranów szczelnych (2) wygrzewa się wstępnie w temperaturze od 300°C do 800°C korzystnie około 700°C, po czym przeznaczoną do pokrycia warstwą ochronną (1) powierzchnię ekranu szczelnego (2) oczyszcza się, zespoloną parę ekranów szczelnych (2) mocuje się w obrotniku i następnie podgrzewa się do temperatury od 80°C do 600°C korzystnie do około 300°C-450°C, następnie na oczyszczoną i podgrzaną powierzchnię zespolonej pary ekranów szczelnych (2) napawa się warstwę ochronną (1) przy czym warstwę ochronną nakłada się w zakresie grubości od 0,1 mm 3,0 mm korzystnie około 0,6 mm, następnie całą zespoloną parę ekranów szczelnych (2) z nałożoną warstwą ochronną (1) wygrzewa się końcowo w temperaturze pomiędzy 300°C a 800°C korzystnie około 700°C i utrzymuje się zadaną temperaturę przez okres od 10 minut do 600 minut korzystnie 15-30 minut, a na zakończenie procesu rozłącza się pokryte ekrany szczelne (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania warstwy ochronne] na ekranach szczelnych kotłów energetycznych.

Regulacje związane z ochroną środowiska, zwłaszcza redukcja emisji NO_x powodują konieczność stosowania nowych sposobów spalania węgla w koltach pyłowych. Spalanie niskoemisyjne, podawanie amoniaku do komory paleniskowej, współspalanie biomasy powodują powalanie silnej korozji ścian parownika (ekranu). Alternatywą jest zastosowanie drogich katalizatorów spalin. Możliwa jest ochrona ekranów przed korozją z wykorzystaniem nałożonych na ekrany antykorozyjnych warstw ochronnych lub stosowanie powietrza osłonowego.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 200773 sposób wykonywania antykorozyjnej powłoki na ekranach grzewczych komór paleniskowych polega on na tym, że w pierwszej fazie dokonuje się strumieniowo-ścierne oczyszczanie podłoża do czystości Sa3 i chropowatości Rz od 35 do 100 μm, a w drugiej fazie w procesie plazmowego natryskiwania stosuje się proszek aluminiowy, a w trzeciej fazie termiczne uodpornienie wierzchniej warstwy powłoki aż do otrzymania Al₂O₃.

Stosowanie powietrza osłonowego nie izoluje całkowicie ekranów od agresywnej atmosfery w komorze spalania, ponadto instalacja jest droga a jej utrzymanie w ruchu jest kosztowne. Trudne jest także jednoczesne sterowanie przepływem powietrza osłonowego oraz podawaniem powietrza do procesu spalania.

Duża ilość ciepła wprowadzanego w procesie klasycznego napawania (TIG, MIG/MAG, łuk kryty) powoduje znaczne naprężanie i odkształcanie ekranów w trakcie procesu napawania a napoina ma grubość znacznie powyżej 1 mm, co skutkuje zużyciem dużej ilości drogiego materiału.

Sposób według wynalazku ma wyeliminować wady znanych rozwiązań, a tym samym pozwolić na wykonywanie na ekranie cienkiej, szczelnej, trwale (metalurgicznie) powiązanej z podłożem warstwy ochronnej o bardzo długiej żywotności zwłaszcza w warunkach korozji niskotlenowej.

Sposób według wynalazku polega na tym, że dwa ekrany szczelne łączy się w parę, a następnie tak zespoloną parę ekranów szczelnych wygrzewa się wstępnie w temperaturze od 300°C do 800°C korzystnie około 700°C, po czyni przeznaczoną do pokrycia warstwą ochronną powierzchnię ekranu szczelnego oczyszcza się metodą obróbki strumieniowo-ściernej, zespoloną parę ekranów szczelnych mocuje się w obrotniku i następnie podgrzewa się do temperatury od 10°C do 600°C korzystnie do około 300°C-450°C, następnie na oczyszczoną i podgrzewaną powierzchnię zespolonej pary ekranów szczelnych napawa się stosując napawanie laserowe lub CMT warstwę ochronną, przy czym warstwę ochronną na bazie chromu i niklu nakłada się w zakresie grubości od 0,1 mm (do) 3,0 mm korzystnie około 0,6 mm, następnie całą zespoloną parę ekranów szczelnych z nałożoną warstwą ochronną wygrzewa się końcowo w temperaturze pomiędzy 300°C a 800°C korzystnie około 700°C i utrzymuje się zadaną temperaturę przez okres od 10 minut do 600 minut korzystnie 15-30 minut, a na zakończenie procesu rozłącza się pokryte ekrany szczelne.

Ekrany szczelne łączy się spawając do ich obrzeży i/lub płetw kształtowniki metalowe.

Powierzchnię ekranu szczelnego oczyszcza się metodą ablacji laserowej stosując promień lasera o wyjściowej mocy od 100 kW do 600 kW korzystnie 300 kW, średnicy plamki od 0,1 mm do 1,0 mm korzystnie około 0,5 mm i szerokości skanowania od 30 mm do 80 mm korzystnie około 60 mm, częstotliwości impulsu laserowego od 10000 na sekundę do 50000 na sekundę korzystnie około 20000 na sekundę.

Wygrzewanie wstępne przeprowadza się wkładając grzałki pomiędzy płetwy i rury ekranu szczelnego.

Wygrzewanie wstępne przeprowadza się wkładając gratki pomiędzy płetwy i rury ekranu szczelnego i/lub do rur ekranu szczelnego.

Do napawania ekranu szczelnego stosuje się materiał, który dostarcza się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 50% do 80% korzystnie około 66%, chromu od 8,0% do 50,0% korzystnie około 20,0%, boru od 0,1% do 5,0% korzystnie około 0,85%, krzemu od 0,08% do 6,0% korzystnie około 1,2%, manganu od 0,05% do 1,8% korzystnie około 0,15%, molibdenu od 2,0% do 12,0% korzystnie około 6,1%, niobu od 1,2% do 4,0% korzystnie około 2,7%, żelaza od 0,01% do 4,0% korzy state około 1,8%, węgla od 0,03% do 0,9% korzystnie około 0,25%.

Do napawania ekranu szczelnego stosuje się materiał, który dostarcza się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 50,0% do 80,0% korzystnie około 64,0%, chromu od 8,0% do 50,0% korzystnie około 22,0%, krzemu od 0,08% do 1,0% korzystnie około 0,25%, manganu od 0,05% do

PL 224 194 B1

2,0% korzystnie około 0,20%, molibdenu od 2,0% do 15,0% korzystnie około 9,0%. niobu od 2,0% do 5,0% korzystnie około 3,6%, węgla od 0,01% do 0,5% korzystnie około 0,03%, żelaza korzystnie poniżej 1,0%,

Do napawania ekranu szczelnego stosuje się materiał, który dostarcza się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 60% do 80% korzystnie około 70,4%, chromu od 8,0% do 20,0% korzystnie około 17,3%, krzemu od 2,0% do 7,0% korzystnie około 4,0%, boru od 2,0% do 6,0% korzystnie około 3,43%, węgla od 0,4% do 2,0% korzystnie około 0,89%, żelaza od 2,5% do 7,0% korzystnie około 4,0%.

Do napawania warstwy ochronnej na ekranie szczelnym wykorzystuje się energię wiązki promieniowania laserowego.

Do napawania warstwy ochronnej na ekranie szczelnym stosuje się technologię Cold Metal Transfer (CMT).

Podczas procesu napawania warstwy ochronnej steruje się mocą źródła (laser, CMT) przy użyciu pirometru lub kamery termowizyjnej w taki sposób, aby temperatura napotny w trakcie napawania nie przekroczyła 2600°C, korzystnie wynosiła 2300°C-2500°C.

Kontroluje się parametry napawaniu warstwy ochronnej w laki sposób, że w obszar prowadzenia procesu napawania dostarcza się energię w ilości 2,5-12 kJ/g podawanego materiału korzystnie 4-6 kJ/g.

Ilość doprowadzonej w obszar prowadzenia procesu napawania warstwy ochronnej energii ustala się w taki sposób, aby strefa wpływu ciepłu w podłożu w obszarze napotny wyniosła poniżej 2,0 mm korzystnie poniżej 0,2 mm.

Napawanie prowadzi się na zespolonej parze ekranów szczelnych zamontowanej w obrotniku naprzemiennie w taki sposób, że po wykonaniu jednego lub kilku ściegów na jednej stronic zespolonej pary ekranów szczelnych, parę zespolonych ekranów szczelnych obraca się i wykonuje się od jednego lub kilku ściegów po drugiej stronie pary ekranów szczelnych, po czym cykl powtarza się aż do wykonania całości założonej warstwy ochronnej.

W jednym cyklu po jednej stronie zespolonej pary ekranów szczelnych wykonuje się co najmniej jeden ścieg na długości nie mniejszej niż 0,4 długości ekranu szczelnego, korzystnie napawając pomiędzy 5%-10% założonej do wykonania powierzchni warstwy ochronnej.

Napawanie warstwy ochronnej prowadzi się w tym samym czasie po przeciwległych stronach zespolonej pary ekranów szczelnych.

Warstwę ochronną napawa się zakosowo techniką CMT przy zastosowaniu następujących parametrów: częstotliwość od 1 Hz do 3 Hz korzystnie 2 Hz, ilość nałożonego materiału od 3,0 kg na godzinę do 6,0 kg na godzinę korzystnie 4,3 kg na godzinę, amplituda zakosów od 10 mm do 12 mm.

Do łączenia płetw ekranów szczelnych za pośrednictwem kształtowników metalowych stosuje się spaw ciągły lub przerywany.

Wygrzewanie wstępne i/lub końcowe pary ekranów szczelnych wykonuje się w piecu lub podgrzewanym pojemniku.

Zespoloną parę ekranów szczelnych podgrzewa się przed napawaniem i/lub w trakcie napawania do temperatury od 80°C do 600°C korzystnie do 300°C-450°C.

Łączone w pary ekrany szczelne w trakcie łączenia wstępnie odkształca się wkładając pomiędzy łączone ekrany przekładki o różnej grubości od 2-200 mm.

Końce rur przyległych ekranów szczelnych łączy się za pomocą spawów.

Ekrany szczelne łączy się w parę mechanicznie stosując śruby i/lub kształtowniki wzdłuż brzegów ekranów.

Powierzchnię ekranu szczelnego oczyszcza się do stanu Sa3 metodą strumieniowo-ścierną stosując korund i/lub śrut granulacji od 0,5 mm do 2,0 mm korzystnie około 0,7 mm oraz stosując ciśnienie gazu od 2,5 bara do 12,0 bara korzystnie około 7,0 bara.

Stała odległość głowicy do napawania od zespolonej pary ekranów jest utrzymywana za pomocą laserowego układu śledzącego.

Jeden koniec obrotnika może przemieszczać się swobodnie w osi podłużnej ekranu.

Sposób według wynalazku umożliwia wykonanie szczelnej, trwale połączonej z podłożem warstwy na ekranie szczelnym zbudowanym z kilku zespawanych ze sobą rurek i płaskowników technologią napawania materiału odpornego na agresywne środowisko w komorze paleniskowej kotła opalanego odpadami lub węglem łub węglem z dodatkiem biomasy lub innej substancji bioorganicznej.

PL 224 194 B1

Skład warstwy ochronnej zapewnia odporność na korozję niskotlenową (wysokotemperaturową), korozję wywołaną związkami siarki i chloru oraz korozję powodowaną przez amoniak.

Powyższe warunki spełniają mieszaniny na bazie niklu i chromu. Ilość żelaza należy zminimalizować.

Ze względu na zastosowanie rozwiązań takich jak min. „zimny wir” warstwa ochronna powinna mieć wyższą od stali kotłowej odporność erozyjną.

Celem podniesienia odporności erozyjnej do materiału na bazie niklu i chromu można dodać mangan, molibden, niob oraz krzem i bor, których obecność poprawi topliwość takiej mieszaniny a napoina charakteryzuje się większą twardością.

Wytworzenie metalicznej, trwale powiązanej z podłożem szczelnej warstwy ochronnej na powierzchni stali jest powszechnie stosowane w przemyśle przy użyciu klasycznych technologii spawalniczych takich jak TIG, MIG/MAG, łuk kryty.

Stosowanie klasycznych technologii spawalniczych powoduje wprowadzanie do elementu dużych ilości ciepła, które powodują znaczną strefę wpływu ciepła w podłożu, powodują wprowadzenie znacznych ilości ciepła do elementu co skutkuje silnymi naprężeniami i na końcu znaczną deformacją elementu.

Procesy klasycznego napawania nie pozwalają uzyskać cienkich warstw ochronnych rzędu 0,2-1 mm.

Proces spawania płaskowników i rur w ekrany szczelne powoduje powstanie naprężeń cieplnych w elemencie.

Procesy napawania także powodują powstawanie naprężeń cieplnych na powierzchni deinenu co powoduje wygięcie elementu „do wewnątrz” w stronę napoiny.

Wygrzanie wstępne elementu powoduje usunięcie naprężeń pozostałych po procesie spawania ekranu szczelnego.

Połączenie 2 ekranów ze sobą powoduje, że powstające w trakcie napawania po obydwu stronach tak połączonych ekranów naprężenia znoszą się, co eliminuje odkształcenie zespolonej pary ekranów.

Napawanie można prowadzić jednocześnie po obydwu stronach jeśli element zostanie ustawiony pionowo, stosując dwa urządzenia do napawania.

Umieszczając element w obrotniku z poziomą osią można prowadzić napawanie naprzemiennie. W sposobie według wynalazku wykonywanych jest kilka ściegów po jednej stronie pary zespolonych ekranów, następnie (jest) ona obracana i napawanie prowadzone jest po drugiej stronie. Cykl powtarzany jest wielokrotnie, tak że powstające po jednej stronie naprężenia są zaraz potem kompensowane napoiną po drugiej stronie.

Ustawienie ekranów w pozycji pionowej umożliwia przy zastosowaniu dwóch urządzeń do napawania jednoczesne napawanie po obydwu stronach i bieżące kompensowanie naprężeń cieplnych i utrzymanie niezmienionego kształtu.

Warstwa ochronna musi być odporna mi chemiczne oddziaływanie atmosfery wewnątrz kotła, powinna być całkowicie szczelna, oraz trwale połączona z podłożem, ewentualne pory powinny być zamknięte. Warunki te mogą w przeciwieństwie do powłok natryskiwanych cieplnie spełnić warstwy napawane.

Klasyczne techniki napawania TIG, MIG/MAG, tek kryty w trakcie procesu wprowadzają znaczne ilości ciepła do elementu powodując temperatury przekraczające lokalnie 2800°C, co skutkuje dużymi naprężeniami powodującymi odkształcenia oraz głęboką strefą wpływa ciepła powyżej 1 mm. Procesy te są trudne do precyzyjnego kontrolowania i nie pozwalają uzyskać cienkich warstw rzędu 0,3-0,7 mm co ograniczyłoby zużycie drogiego materiału oraz ograniczyło wprowadzenie znacznej ilości ciepła do elementu.

Zastosowanie technologii napawania laserowego w połączeniu z układami kontroli temperatury i sterowanie mocą lasera na podstawie pomiaru temperatury napoiny pozwala precyzyjnie kontrolować temperaturę napoiny w trakcie procesu napawania i utrzymać ją poniżej temperatury wżenia głównych składników podawanego materiału, co sprzyja stabilności procesu i pozwala uzyskać napoinę o wysokiej jakości.

Podobnie zastosowanie technologii Cold Metal Transfer (CMT) do wykonania napoimy znacząco zmniejsza ilość wprowadzanego do elementu ciepła, powstające naprężenia oraz strefę wpływu ciepła.

PL 224 194 B1

Podgrzanie elementu przed i w trakcie procesu napawania do poziomu kilkuset stopni pozwala zmniejszyć prędkość schładzania napoiny co zapobiega powstawaniu pęknięć i nieciągłości w napoinie.

Nadmiernie szybkiemu schładzaniu napoiny i jej pękaniu zapobiega także zastosowanie napawania ruchem zakosowym w przypadku stosowania technologii CMT.

Stałe podgrzewanie elementu w trakcie napawania powoduje korzystne zmniejszanie naprężeń w elemencie.

Aby usunąć pozostałe po procesie napawania naprężenia zespolona para ekranów jest wygrzewana w temperaturze kilkuset stopni korzystnie około 700°C przez okres kilkudziesięciu minut.

Wstępne odkształcenie ekranów w stronę przeciwną niż powodują to naprężenia powstające w trakcie napawania powoduje, że pozostałe po procesie wygrzania odprężającego naprężenia skompensują się z naprężeniami sprężystymi wywołanymi odkształceniem ekranu powodując wyprostowanie ekranu.

Dzięki wstępnemu odkształceniu ekranu jego ewentualne prostowanie po procesie przebiega w takim kierunku, że napawana warstwa ochronna w trakcie prostowania nie jest poddawana rozciąganiu, co eliminuje ryzyko powstania w niej pęknięć.

Zastosowanie laserowego układu śledzącego zabudowanego na ramieniu robota umożliwia utrzymanie stałej odległości od ekranu w przypadku, gdy zespolona para ekranów została wstępnie przed napawaniem odkształcona przekładkami, co upraszcza programowanie całego procesu.

W celu skompensowania zmian długości wskutek zmian temperatury w trakcie podgrzewania przed napawaniem i w trakcie napawania zespolonej pary ekranów jeden koniec obrotnika może się przemieszczać swobodnie w kierunku zgodnym z osią rur.

Zaletą sposobu według wynalazku jest minimalizacja odkształceń ekranów dzięki ich połączeniu i odprężeniu poprzez wygrzewanie co zmniejsza naprężenia powodujące deformację rur, płetw oraz łączących ich spawów w trakcie laserowego napawania, zaletą sposobu jest również możliwość uzyskania pełnej szczelności uzyskanej tym sposobem warstwy ochronnej, która jest metalurgicznie powiązana z podłożem.

Zaletą sposobu według wynalazku jest wykorzystanie zjawiska kompensowania się naprężeń cieplnych co uzyskujemy dzięki połączeniu ekranów w pary.

Wygrzewanie oraz podgrzewanie przed procesem napawania usuwa gazy związane w strukturze powierzchniowej ekranu.

Wstępne odkształcenie ekranów szczelnych zmniejsza zagrożenie pękania warstwy ochronnej po rozłączeniu ekranów.

Wstępne odkształcenie ogranicza konieczność prostowania ekranów po ich rozłączeniu.

Wygrzewanie końcowe po procesie napawania eliminuje naprężenia i minimalizuje odkształcenia ekranów po ich rozłączeniu.

Wynalazek przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych od strony wlotu do rur z włożonymi grzałkami pomiędzy rury i płetwy, fig. 2 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych, z góry, fig. 3 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych od strony wlotu do rur po włożeniu przekładek dystansowych, fig. 4 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych z boku po włożeniu przekładek dystansowych, fig. 5 przedstawia widok od strony rur pary zespolonych ekranów szczelnych połączonych spawami, fig. 6 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych w pozycji pionowej umieszczonych w obrotniku, a fig. 7 przedstawia widok pary zespolonych ekranów szczelnych w pozycji poziomej umieszczonych w obrotniku.

Przykładem wykonania jest proces napawania laserowego warstwy ochronnej (1) na powierzchni połączonych w parę ekranów szczelnych (2) o długości około 6 m, szerokości około 425 mm i złożonych z pięciu rur (3) o średnicy około 61 mm połączonych płetwami (4) o szerokości około 20 mm i zakończonych płetwami o szerokości około 20 mm.

Dwa ekrany szczelne (2) o takich samych wymiarach zostały połączone ze sobą w taki sposób, że do ich skrajnych płetw zostały przyspawane spawem (6) odcinki kątowników (7) z wyciętymi podłużnymi dziurami, następnie jeden ekran został położony na płasko i na jego powierzchni zostały ułożone przekładki (8) o różnej grubości dostosowane kształtem do rur (3), w taki sposób, że najgrubsza przekładka o grubości 20 mm została umieszczona na środku środkowej rury a następnie cieńsze przekładki zostały ułożone w kierunku brzegów ekranu. Na tak przygotowany element położono drugi ekran, po czym używając imadeł ściągnięto do siebie brzegi ekranów na całym obwodzie. Stykające się ze sobą rurki na końcach ekranów zespawano ze sobą spawem (10) a w otwory kątowników włożono

PL 224 194 B1 śruby i skręcono je, dzięki czemu zespolona pora ekranów uzyskała, lekko wypukły kształt. Zespoloną parę ekranów poddano wygrzewaniu w piecu przez 20 minut w temperaturze 700°C, po czym obydwie strony poddano obróbce strumieniowo-ściernej do stanu Sa3 metodą stosując korund o granulacji od 0,5-0,8 mm przy ciśnieniu powietrza około 7,0 barów. Następnie połączone w parę ekrany szczelne (2) zamontowano w obrotniku poziomym (13) umożliwiającym obracanie połączonych ekranów szczelnych (2) wokół osi podłużnej tej pary, gdzie po obydwu stronach obrotnika znajdowały się tory jezdne długości 8 m na których poruszają się 2 roboty. Budowa obrotnika (13) umożliwia kompensowanie się zmian długości pary ekranów szczelnych (2), wynikających ze zmiany ich temperatury w trakcie procesu podgrzewania oraz napawania laserowego warstwy ochronnej (1). Na robotach zamontowano głowice (14) do napawania laserowego sprzężone z kamerami termowizyjnymi (11) oraz laserowe układy śledzące (12) do utrzymywania stałego odstępu głowic od powierzchni ekranu. Do głowic doprowadzone są światłowody z laserów o mocy 4 kW każdy. Kamery termowizyjne (11) poprzez oprogramowanie sterują mocą laserów. Pomiędzy płetwami (4) i iwami (3) ekranów umieszczono 4 grzałki (5) elektryczne o długości ok. 6 m i podłączono je do zasilaczy. Przez 2,5 godziny grzałki nagrzały ekrany w pozycji poziomej do temperatury ok. 300°C. Po osiągnięciu zadanej temperatury rozpoczęto proces napawania wzdłuż ekranów materiałem o składzie odpowiadającym materiałowi o nazwie handlowej Inconel 625 podając proszek 30 g/min przy mocy lasera oscylującej na poziomic 2,8-3,2 kW z prędkością liniową głowicy 3600 mm/min. Szerokość pojedynczego ściegu (9) 4 mm, wysokość napoiny 0,5-0,7 mm, zakładka ściegów ok. 2,0 mm. Odległość końca dyszy od podłoża 13 mm. Przepływ gazu inertnego 4-6 l/min, przepływ gazu osłonowego (argon) 9 l/min. Po wykonaniu 2 napom na 2 środkowych płetwach i przyległych do nich spawach na całej długości ekranu, obrotnik obrócił o 180° zespoloną parę ekranów i proces powtórzono na drugiej stronie. Cykl powtarzano trzykrotnie w do pokrycia całej powierzchni płetw (4) po obydwu stronach zespolonej pary ekranów. Następnie w podobny sposób napawano obszary od szczytu rury (3) po ok. 30°w każdą stronę na wszystkich rutach. Następnie parę ekranów obrócono o 90° i w pozycji pionowej z tymi samymi parametrami napawano kolejno górne nie pokryte napoiną obszary wszystkich 5 rur prowadząc proces jednocześnie po obydwu stronach zespolonej pary ekranów szczelnych (2). Następnie obrócono zespolone ekrany o 180° i z tymi samymi parametrami prowadząc proces z wykorzystaniem 2 laserów jednocześnie napawano kolejno pozostałe niepokryte fragmenty rur. Cały czas w trakcie procesu znajdujące się pomiędzy rurami i płetwami grzałki utrzymywały temperaturę ekranów poza obszarem napawania na poziomie ok. 300°C. Pu zakończeni u procesu i schłodzeniu ekranów zespoloną parę ekranów zdjęto z obrotnika i poddano wygrzewaniu odprężającemu w piecu utrzymując przez 30 min temperaturę 700°C. Na koniec rozcięto zespawane na końcach ekranów rury, rozkręcono śruby łączące przyspawane do płetw kształtowniki (kątowniki) (7) i odcięto kątowniki (7) od ekranów. W trakcie rozłączania ekrany nieznacznie odkształciły się w kierunku powierzchni pokrytej warstwą ochronną uzyskując kształt umożliwiający montaż w kotle.

Claims

1. Sposób wykonywania warstwy ochronnej na ekranach szczelnych kotłów energetycznych, znamienny tym, że dwa ekrany szczelne (2) łączy się w parę, a następnie tak zespoloną parę ekranów szczelnych (2) wygrzewa się wstępnie w temperaturze od 300°C do 800°C korzystnie około 700°C, po czym przeznaczoną do pokrycia warstwą ochronną (1) powierzchnię ekranu szczelnego (2) oczyszcza się metodą obróbki strumieniowo-ściernej, zespoloną parę ekranów szczelnych (2) mocuje się w obrotniku (13) i następnie podgrzewa się do temperatury od 80°C do 600°C korzystnie do około 300°C-450°C, następnie na oczyszczoną i podgrzaną powierzchnię zespolonej pary ekranów szczelnych (2) napawa się stosując napawanie laserowe lub CMT warstwę ochronną (1) na bazie chromu i niklu, przy czym warstwę ochronną nakłada się w zakresie grubości od 0,1 mm do 3,0 mm korzystnie około 0,6 mm, następnie całą zespoloną parę ekranów szczelnych (2) z nałożoną warstwą ochronną (1) wygrzewa się końcowo w temperatu4rze pomiędzy 300°C a 800°C korzystnie około 700°C utrzymując zadaną temperaturę przez okres od 10 minut do 600 minut korzystnie 15-30 minut, a na zakończenie procesu rozłącza się pokryte ekrany szczelne (2).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ekrany szczelne (2) łączy się spawając do ich obrzeży i/lub płetw (4) kształtowniki metalowe (7).

PL 224 194 B1

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię ekranu szczelnego (2) oczyszcza się metodą ablacji laserowej stosując promień lasera o wyjściowej mocy od 100 kW do 600 kW korzystnie 300 kW, średnicy plamki od 0,1 mm do 1,0 mm korzystnie około 0,5 mm i szerokości skanowania od 30 mm do 80 mm korzystnie około 60 mm, częstotliwości impulsu laserowego od 10000 na sekundę do 50000 na sekundę korzystnie około 20000 na sekundę.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewanie wstępne przeprowadza się wkładając grzałki (5) pomiędzy płetwy (4) i rury (3) ekranu szczelnego (2).

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewanie wstępne przeprowadza się wkładając grzałki (5) pomiędzy płetwy (4) i rury (3) ekranu szczelnego (2) i/lub do rur (3) ekranu szczelnego (2).

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do napawania warstwy ochronnej (1) na ekran szczelny (2) stosuje się materiał, który podaje się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 50% do 80% korzystnie około 66%, chromu ud 8,0% do 50,0% korzystnie około 20,0% boru od 0,1% do 5,0% korzystnie około 0,85%, krzemu od 0,08% do 6,0% korzystnie około 1,2%, manganu od 0,05% do 1,8% korzystnie około 0,15%, molibdenu od 2,0% do 12,0% korzystnie około 6,8%, niobu od 1,2% do 4,0% korzystnie około 2,7%, żelaza od 0,01% do 4,0% korzystnie około 1,8%, węglu od 0,03% do 0,6% korzystnie około 0,25%.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do napawania warstwy ochronnej (1) na ekran szczelny (2) stosuje się materiał, który podaje się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 50,0% do 80,0% korzystnie około 64,0%, chromu od 8,0% do 50,0% korzystnie około 22,0%, krzemu od 0,08% do 1,0% korzystnie około 0,25%, manganu od 0,05% do 2,0%, krzemu od 0,08 do 1,0% korzystnie około 0,25%, manganu od 0,05% do 2,0% korzystnie około 0,20%, molibdenu od 2,0% do 15,0% korzystnie około 9,0%, niobu od 2,0% do 5,0% korzystnie około 3,6%, węgla od 0,01% do 0,5% korzystnie około 0,03%, żelaza korzystnie poniżej 1,0%.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do napawania warstwy ochronnej (1) na ekran szczelny (2) stosuje się materiał, który podaje się w postaci proszku lub drutu o składzie: niklu od 60% do 80% korzystnie około 70,4%. chromu od 8,0% do 20,0% korzystnie około 17,3%, krzemu od 2,0% do 7,0% korzystnie około 4,0%, boru od 2,0% do 6,0% korzystnie około 3,43%, węgla od 0,4% do 2,0% korzystnie około 0,89%, żelaza od 2,5% do 7,0% korzystnie około 4,0%.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do napawania warstwy ochronnej (1) na ekranie szczelnym (2) wykorzystuje się energię wiązki promieniowania laserowego.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do napawania warstwy ochronnej (1) na ekranie szczelnym (2) stosuje się technologię CMT.

11. Sposób według zastrz. 1, 9, 10, znamienny tym, że używając informacji z pirometru lub kamery termowizyjnej (11) parametrami procesu napawania warstwy ochronnej (1) steruje się w taki sposób, aby temperatura napoiny w trakcie napawania nie przekroczyła 2600°C, korzystnie wynosiła 2300°C-2500°C.

12. Sposób według zastrz. 1, 9, 10, 11, znamienny tym, że kontroluje się parametry procesu napawania warstwy ochronnej (11) w taki sposób, że w obszar prowadzeniu procesu napawania dostarcza się energię w ilość: 2,5-12 kJ/g podawanego materiału korzystnie 4-6 kJ/g.

13. Sposób według zastrz. 1, 9, 10, 11, znamienny tym, że ilość doprowadzonej w obszar prowadzenia procesu napawania warstwy ochronnej (1) energii ustala się w taki sposób, aby strefa wpływu ciepła w podłożu w obszarze napoiny wyniosła poniżej 2,0 mm korzystnie poniżej 0.2 mm.

14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawanie prowadzi się na zespolonej parze ekranów szczelnych (2) zamontowanej w obrotniku (13) naprzemiennie w taki sposób, że po wykonaniu jednego lub kilku ściegów (9) na jednej stronie zespolonej pary ekranów szczelnych (2), parę zespolonych ekranów szczelnych (2) obraca się i wykonuje się od jednego lub kilku ściegów (9) po drugiej stronie pary ekranów szczelnych (2), po czyni cykl powtarza się aż do wykonania całości założonej warstwy ochronnej (1).

15. Sposób według zastrz. 1, 13, znamienny tym, że w jednym cyklu po jednej stronie zespolonej pary ekranów szczelnych (2) i wykonuje się co najmniej jeden ścieg (9) na długości nie mniejszej niż 0,4 długości ekranu szczelnego (2), korzystnie napawając pomiędzy 5%-10% założonej do wykonania powierzchni warstwy ochronnej (1).

16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napawanie warstwy ochronnej (1) prowadzi sic w tym samym czasie po przeciwległych stronach zespolonej pary ekranów szczelnych (2).

PL 224 194 B1

17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę ochronną (1) napawa się zakosowo techniką CMT przy zastosowanie następujących parametrów: częstotliwość od 1 Hz do 3 Hz korzystnie 2 Hz, ilość nałożonego materiału od 3,0 kg na godzinę do 6,0 kg na godzinę korzystnie 4,3 kg na godzinę, amplituda zakosów od 10 mm do 12 mm.

18. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do łączenia płetw (4) ekranów szczelnych (2) za pośrednictwem kształtowników metalowych (7) stosuje sie spaw (6) ciągły lub przerywany.

19. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wygrzewanie wstępne i/lub końcowe zespolonej pary ekranów szczelnych (2) wykonuje się w piecu lub podgrzewanym pojemniku.

20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zespoloną parę ekranów szczelnych (2) podgrzewa się przed napawaniem i/lub w trakcie napawania do temperatury od 80°C do 600°C korzystnie do 300°C-450°C.

21. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że łączone w pary ekrany szczelne (2) w trakcie łączenia wstępnie odkształca się wkładając pomiędzy łączone ekrany przekładki o różnej grubości od 2-200 mm.

22. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że końce rur (3) przyległych ekranów szczelnych (2) łączy się za pomocą spawów (10).

23. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że brzegi przyległych ekranów szczelnych (2) łączy się mechanicznie stosując śruby i/lub kształtowniki (7).

24. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powierzchnię ekranu szczelnego (2) oczyszcza się do stanu Sa3 metodą strumieniowo ścierną stosując korund i/lub śrut granulacji od 0,5 mm do 2,0 mm korzystnie około 0,7 mm oraz stosując ciśnienie gazu od 2,5 bara do 12,0 bara korzystnie około 7,0 bara.

25. Sposób według zastrz. 1 i 21, znamienny tym, że stała odległość głowicy do napawania (14) od zespolonej pary ekranów (2) jest utrzymywana za pomocą laserowego układu śledzącego (12).

26. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jeden koniec obrotnika (13) może przemieszczać się swobodnie w osi podłużnej rur (3).