TW490331B - A method of protecting a metal workpiece by welding - Google Patents

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490331 A7 B7 五 < 發明説明（1 ) 本發明係關於一種藉由焊接保護金屬上的方法。本發 明係關於保護金屬表面之對抗腐蝕。其尤其適用於焚化爐 壁，在其中家庭廢物係得以焚燒。在該焚化爐中，該牆壁 ，尤其是在熱交換器的牆壁或隔板，操作時會受到嚴重的 腐蝕；廢棄物類型之多樣性及變異性係正確地防止許多已 知的腐蝕。該程序基本上視垃圾燃燒放出之氯或硫的化合 物而定。 由P.L. Damel等人提出的一篇論文，標題爲 ''在垃圾 燃燒爐中燃燒腐蝕性副產物，在廢棄物系統中之材料性能 〃 ，NACE 9 2，4 — 1至4 — 1 5頁，討論含氯化合物 在腐蝕方面的影響，並且提出一種合金固體註冊商標 Inconel 6 2 5，其係用作保護爐壁之包被對抗含氯化合 物造成之腐蝕。該合金（Inconel 6 2 5 )係一種含有 N 1含量6 5%，C r含量2 1%，Μ ◦含量9%以及殘 餘F e含量少於5 %之合金。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一篇由M.F. Gittos及T.G. Gooch提出的論文，題名爲 ''鐵稀釋物對N i - C 1： 一 Μ ◦合金包被之腐蝕抗性之影 響"，British Corrosion Journal，1 9 9 6，3 1 卷，第 4冊，3 0 9頁等章節，討論在鋼物質稀釋至N i - C r - Μ 〇包被中的影響。該論文以不同的方法比較澱積包被 之腐蝕抗性，並且建議限制在包被中的鐵含量至5 %，因 爲構件稀釋至包被中的元素會降低彼之腐蝕抗性。然而， 要強調的是鐵含量沒有界限，而且，在任何案例中，澱積 合金之化合物受焊接而產生之必然分離會降低腐蝕抗性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）· 4 - 490331 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) 更常地’不同的方法有人建議可建立或保護金屬構件 對抗腐蝕。這些方法包括： 藉著焊接包被之； 藉著噴射火焰包被之，利用電漿或Η V〇F電漿，或 含氧粉末； 藉著擴散包被之。 已知有人建議使用兩層管，亦即一種利用保護合金之 包被之管形共押出，例如Inconel 6 2 5或一些其他相同 型式之合金。該溶液具有高成本之缺點，特別是因爲入口 管係包被以保護合金，其中實際上只有一半的表面曝露在 腐蝕環境下。自然地，該方法無法用於建構腐蝕金屬構件 或器壁。 噴射火焰法及擴散法也難在現場實行。噴射火焰法對 操作參數非常敏感，例如火焰與基材間的距離，氣體的速 度，以及噴射物質之充塡。現場自動化因此實行時困難而 且成本高。藉著擴散包被係執行於高溫度，因此無法用於 現場。另外，在該溫度施行時會使基材的機械特性衰退， 造成基材的成份移行至包被中。 爲對構件之稀釋問題提供解決之道，已知包被可以經 由多道焊接過程焊接澱積之。從處理時間之觀點及澱積材 料成本之觀點兩者來看，該解決方法的缺點在於成本太高 〇 因此對於建立或保護金屬構件的方法有一需求，特別 對於爐子的隔板，該方法需能夠在現場以低成本施行’而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡) ---------— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訏 490331 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五〖發明説明（3 ) 且不會造成任何構件之變形，任何機械特性變化，或任何 包被稀釋構件。 本發明對運轉中腐蝕的問題建議一種解決方法。其對 運轉中斷期間的新腐蝕問題也建議一種解決方法。從該觀 點，本發明係以證明底下的新技巧性問題爲基礎··在焚化 家庭廢物的爐中，如以上述先前文件中強調的，但並非在 爐體操作被中斷時或在爐體剛開始運轉時。運轉時，如上 述M . F. Gi tt〇 s與T. G. Gο〇ch的論文中所解釋，當F e含量 可能會改變時，該C r含量與Μ 〇含量構成重要的參數。 不像最新發展之教旨，本發明以觀察所得爲基礎，其也考 慮運轉中斷期間的腐蝕，而且其以不同的反應機構爲基礎 。對於本型的腐蝕，F e含量的極大値係重要的。 本發明也提供適於實行而無需冷卻金屬鑲板的優點， 因此其係較容易並且可低成本實行。 更明確地說，本發明提供一種藉著以單一流程焊接包 被保護金屬構件的方法，該包被之重量百分組成含有超過 8 0 %的C r及N i ，8 %至1 0 %的Μ 〇，以及少於 2 · 5 %的F e ，該平衡係由從腐蝕觀點沒有影響之金屬 構成。 在一實例中，該焊接係低電流焊接，而且當焊接電壓 小於閾値電壓時，焊接電流値會從標稱値降至接觸接値。 在該例中，標稱電流値位於1 5 0安培至3 2 0安培 範圍內，而且接觸値宜位於3 0安培至7 0安培範圍內。 有利地，電壓閾値係大約1 〇伏特。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 490331 A7 B7 _ 五 < 發明説明（4 ) 在一實例中’該焊接係在氣流中利用D C電極焊接’ 最好在氬流中。 較佳地，該包被具有少於重量5 %的F e。 有利地，利用水平掃描移動產生焊接。 在一實例中，藉著澱積一焊珠於先前的澱積小珠之下 產生焊接。 在另一個實例中，焊接頭直接朝向先前澱積的焊珠， 宜與水平間形成一角度其可變化於〇 °至2 0 °範圍內。 有利地，該金屬構件傾斜並且與垂直形成一角度在 3〇°至90°範圍內，角度宜爲45°、 本發明也提供一種藉由單一流程焊接包被澱積之金屬 構件，該包被之重量百分組成含有超過8 0 %的C r及 N i ，少於5 %的F e ，以及8 %至1 0 %的Μ 〇,該金屬 構成之平衡從腐蝕的觀點看來並不明顯。 有利地，該包被係構成幾乎平行的小珠。 其他特性及本發明之優點藉著實施例的方式，呈現於 以下敘述之本發明的實行中。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明建議一種保護金屬構件的方法，例如爐壁或爐 子隔板其受到腐蝕例如在爐中焚化家庭廢棄物可能產生的 腐蝕。 建議藉著單一流程焊接澱積保護用包被在構件上，當 爐子正値運轉還有當該運轉係中斷時，該包被將提供適當 的保護對抗腐_。第一時間，本發明之殿積保證利用單一 焊接流程以有效保護。其因此係低成本並且有效的。其亦 本ί氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐) ~Γ ~ 490331 A7 B7 五\發明説明（5 ) 係易於工業化而且可以實行而無需冷卻器壁。 本發明之實行僅利用焚化爐隔板之實施例說明於下。 隔板通常構成用於載運水流之管路並且藉著金屬板連在一 起其側邊係焊接到相關管路之孳生器線路上。如以上之詳 細解釋，該隔板受到相當的腐蝕，而且每一隔板的厚度將 隨著使用而損耗，直到必需補強或建構隔板爲止。 在執行該建構之前，本發明建議，以已知的方法，淸 洗被處理的表面。爲達該目的，可利用任何已知的表面淸 洗方法使得可以從表面上移除任何澱積在彼之上的氧化物 ，塗料以及油脂。該淸洗並非必需的，例如假若安置在爐 子內之前，本發明係實行於新的器壁上。有利地，該淸洗 係藉著噴射器來執行，噴射保護矽石絕緣免於澱積，該層 對隨後的低電流焊接係不利的。 然後焊接該包被。使用一種標記註冊商Inconel 6 2 5或類似型式的焊接材料，其具有以下重量組成： C r大約2 0 % ; 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 〇大約9 % ;以及 F e少於2 · 5 %，而且宜少於1 % ; 該平衡係由N i以及從腐蝕觀點沒有影響之金屬構成 ，例如： A 1 0.2%；

Si 0.2%; c a 〇 · 〇 2 % ;以及 N b 3.5%。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 490331 A7 ———_____B7 五'、發明説明（6 ) 本材料係澱積在被保護或被建立之構件上，該材料係 以單一流程焊接澱積’成薄薄的厚度。爲達本目的，本發 明提議使用低電流焊接，而且在一氣流中使用；D C電極更 精確地半自動焊接。該流動氣體是一種鈍氣，例如使用 A r流，因爲其低成本而且因爲其會產生一種低溫電弧。 因爲該電弧是冷的，基礎金屬稀釋到澱積金屬中的量較低 ’因而包被的F e含量較少。另外，使用a r而不使用 A r與H e的混合物使得F e在澱積合金中的含量變少。 對熟於此技之人而言（亦即焊接專家）依工作條件之函數 調整使用氣流的流速係容易的。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 有利地，該焊接係以水平掃描移行執行，該焊接頭朝 著剛澱積小珠的下面以澱積一個新的小珠。這可以藉著移 動焊接頭或焊接零件達到，例如在包被圓管外表的例子。 該掃描以形成幾乎平行的小珠爲宜，不像傳統的方法其中 鋸齒形小珠係形成，本發明的方法因此可儘量避免熱點. 例如，水平掃描係執行於一方向，接著一段很短的下落時 間，接著以反方向水平掃描。掃描的振幅，亦即每一小珠 的長度，視被處理表面的形態，特別依曲率的半徑而定。 在爐管的例子中，長度接近5 m m至2 0 m m的範圍內可 得到滿意的結果。 本發明也提議焊接頭向上，使得該焊接電弧的引導點 落在先前澱積的焊珠上而非直接在被處理的構件上。該先 前澱積的小珠因此扮演遮蔽物。當實行本發明時，這會限 制構件的溫度，而且’還會限制構件之成份擴散到包被中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210x297公釐） 490331 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五〈發明説明（7 ) 。另外，本將改良包被之精密度以及彼之均勻性。例如， 焊接頭與水平之軸間的角度可能位於0 °至2 0 °的範圍 內。 有利地，被處理構件的表面係施以本發明斜率使與水 平形成一個30°至90°範圍內之角度而且以45°爲 宜。這也改善包被之精密度及其均勻性，至使剛被澱積的 焊珠趨向往下散佈能將處理的表面覆蓋的較好。 該焊接頭以機械化的方式移動爲宜，如此可處理大面 積而且可得到良好處理再現性。位移速度及塡料線的外徑 係各別選擇作爲每分鐘8分鐘（c m / m i η )至2 0 cm/mi η (每秒〇· 013 米（m/s)至 〇.0〇33m/s)之間以及〇 · 9mm至1 · 6mm 之間之表面型態的函數。下落之速度，亦即介於兩個相鄰 焊接頭之間的間距，係選擇使得先前的小珠扮演成遮蔽物 ，如以上之詳細敘述。 選擇移動之每個特性使得每單位面積存放的能量更均 勻，以先前的小珠當作遮蔽物，庇護所來處理該構件。 用於焊接之電流孳生器係組織良好以便利用低電流操 作於短路情況下。爲達該目的，電流値係控制當作焊接電 極及構件表面之間電壓的函數。當電壓U落至低於閾値 U s ，電流將下降並指向一個低値 ''接觸電流〃 ’以避免 焊接電極與被處理表面或與先前的小珠接觸時之任何高電 流。這對散佈的材料及澱積小珠之不連續性設下限制。當 電壓到達零時，亦即當電極與被處理表面之間接觸時’電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-1〇 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 490331 A7 B7 五、發明説明（8 ) 流將回復到標稱値，以確認電線熔融與電極係分離的。 在本發明之實行中，一種可由市面購得之電流孳生器 係用於本目的，以參照規格Uncoln STT出售並且設計使得 以進行取代T I G焊接之貫穿通道。該孳生器每秒測量電 壓U的値2 0 0 0次，比較其與遮蔽値U s大約1 0伏特 ，並且控制焊接電流當作比較結果的函數。例如，電流可 能變化於5 5安培至1 9 5安培範圍內。當電壓ϋ低於遮 蔽値但並非零時，電流的値強迫成爲5 5 Α。當電壓U係 零時，或者當電壓大於遮蔽値時，電流係強迫成爲標稱値 1 9 5 A。標稱電流之較佳値範圍係1 5 0安培至3 2 0 安培，而接觸電流之較佳値範圍係3 0安培至7 0安培.。 經濟部中央標準局員.工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的方法使得在低溫下施工變得可能。這限制構 件之金屬擴散進入包被中。另外，這使得焊接期間構件必 須冷卻得以避免。在爐子的例子中，因此無需以水塡充該 爐而能施工，而且因此使爐子執行更加容易。而且，事實 上施工期間將造成的錯誤是，尤其當管子有破洞時，不需 要掏空爐子的整個水流。另外，當新爐組合時可進行施工 而無需等到水流完全流光。其也可能能應用本發明的方法 於非管子構成之器壁，例如工廠管路受到腐蝕。 藉著實施本發明的方法包被係澱積幾釐米厚，而且通 常大約2 m m厚。然後經過該澱積得到的包被之重量百分 組成含有超過8 0 %的N 1及C r ，少於5 %的F e ，以 及8 %至1 〇 %的Μ 〇，該平衡係由從腐蝕觀點沒有影響 之金屬構成。運轉時C r及Μ 〇提供有效的保護對抗腐蝕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐] -11 - 490331 A7 B7 五、發明説明（9 ) 。在運轉中斷期間，該低含量F e提供有效的保護對抗腐 蝕。藉著使用本發明的方法，可藉著適當地選擇焊接的電 子及機械參數限制鐵從構件移行至包被內。 本身，本發明並未對敘述及表示的實施加以限制，而 且’許多變數對熟於此藝之士係易於取得的。因此，可使 用數種合金參考編號I n c 0 n e 1 6 2 5之外的合金。 其亦係明顯的，本發明並不限制爐子用於焚燒家庭廢 棄物的應用例，但其係適於保護並建立任何型態的金屬壁 ---------— . > (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 詐 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-12 -

Claims (1)

1. 490331 —_ 口卿”叫公告本h .....—一―—.一w | 08 六、申請專利範圍 附件1(a): 第88 1 00031號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國91年1月修正 1·一種以單一流程焊接包被至要保護金屬上的方法 ’該包被之組成以重量百分比表示爲含有超過8 〇 %的 c r及N i ，8 %至1 0 %的Μ 〇，以及少於2 · 5 %的 F e ’剩餘部分係由從腐蝕觀點沒有影響之金屬構成，其 中該焊接係低電流焊接，而其中當焊接電壓小於遮蔽電壓 時，焊接電流値係從標稱値降至接觸値。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該標稱電 流値位於1 5 0安培至3 2 0安培的範圍內，而其中該接 觸値則位於3 0安培至7 0安培的範圍內。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，電壓 之遮蔽値大約爲1 0伏特。 4 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該焊接係 利用在氣流中的D C電極來焊接，而以氬氣流爲宜。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該包被含 有少於5 %重量的F e。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該焊接藉 著水平掃描移行產生。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該焊接藉 著澱積一顆焊珠於先前的澱積小珠之下產生。 8 .如申請專利範圍第1項之方法，其中，該焊接頭 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公^ " — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490331 A8 B8 C8 ______ 08 六、申請專利範圍 係直接朝向先前澱積的焊珠，宜與水平間形成一個在〇 ° 至2 0 °間變化的角度。 9 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中，該金屬構 件傾斜並與垂直間形成一個在3 0 °至9 0 °間變化的角度 ，角度宜爲4 5 ° 。 1 0 · —種具有以單一流程焊接澱積包被之用於焚化 爐鍋爐壁之金屬構件，該包被之組成以重量百分比表示爲 含有超過80%的Cr及Ni ，少於5%的Fe ’以及介 於8 %至1 0 %的Μ 〇，剩餘部分係由從腐蝕觀點沒有-影 響之金屬構成，及該包被係由幾乎平行的小珠組成。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -2 -