机械手堆焊与激光熔覆

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机械手堆焊与激光熔覆

我国目前已是世界上在电厂使用循环流化床锅炉最多的国家，已经运行的大小循环流化床电站锅炉有2000多台，其中410t/h以上大型循环流化床电站锅炉有近200多台。CFB锅炉由周边垂直墙（管子）组成的垂直水冷壁（管排）是锅炉重要的受热面，高度几十米，水平的矩形截面周长也有几十米，是保证CFB锅全高效运行的重要部件。CFB锅炉目前仍存在垂直水冷壁受热面磨损严重、防磨措施不力的问题，大量锅炉运行不长即出现水冷壁管磨损爆管泄漏，由于垂直水冷壁磨损造成的事故接近锅炉事故停炉总数的50%。垂直水冷壁受热面管子磨损爆管已是CFB锅炉被迫停炉的主要原因之一。

1循环流化床（CFB锅炉）磨损问题

循环流化床锅炉（CFB锅炉）在运行中产生自上而下的大流量的紧贴垂直水冷壁管排表面及管间凹槽的贴壁灰流冲刷着垂直水冷壁管排表面及管间凹槽。理论和实践证明，自上而下的大流量的贴壁灰流不能碰见任何的凸起物甚至是不足1mm的凸起，垂直水冷壁管排表面及管间凹槽存在的任何的凸起物甚至是不足1mm的凸起都会造成严重的磨损。所以必需采取更有效的防磨措施对垂直水冷壁管排表面进行防磨处理，使CFB锅炉垂直水冷壁耐磨3年以上。自沸腾炉兴起几十年来工程技术人员研发和采用了诸多方法来解决锅炉水冷壁管磨损爆管泄漏，但至今为止各种方法只使CFB锅炉内水冷壁经受1.5—1年的运行磨损；有的方法如耐火耐磨可塑料耐磨持续时间可达到3-5年但导热系数太小不适合大面积推广。看来现行的各种单一

防磨技术很难使受热面耐磨2年以上。

2传统的防磨技术

目前对CFB锅炉受热面实施防磨的技术主要有以下几种：2.1超音速电弧喷涂防磨技术2.2超音速火焰(HVOF)喷涂防磨技术2.3形高铝高耐磨瓦防磨技术2.4耐磨耐热铸造弧形瓦防磨技术2.5堆焊耐磨合金防磨技术2.6耐火耐磨可塑料或浇注料2.7让管技术和凸台技术2.8运行调整和燃料管理与防磨

我公司经过几年来的研究并结合在电厂防磨实践、防磨产品制造、防磨喷涂施工方面的经验和研究，开发出了可使CFB锅炉垂直水冷壁耐磨3年的防磨技术。

1、

堆焊耐磨合金防磨在沸腾炉的埋管耐磨上使用效果良好且简单施工。在CFB锅炉上堆焊耐磨合金防磨可用于抢修

带极电渣堆焊与带极埋弧堆焊比有以下优点：

1）熔敷效率高，在中等电流下，比埋弧焊高50％；

2）熔深浅而均匀，母材稀释率低，一般可控制在10％以下，比埋弧焊小一倍、单层堆焊即可满足性能要求。

3）堆焊层成形良好，不易有夹渣等缺陷，表面质量优良，表面

不平度小于0.5mm（埋弧堆焊时大于lmm）故表面无需机械加工，省料省时。

4）带极中合金元素烧损和不利元素增量极少，堆焊层的塑性和韧性高于埋弧难焊。

5）由于接头熔合区的碳扩散层窄，马氏体带宽度小，故接头熔合区性能优于带极埋弧堆焊。

正由于带极电渣堆焊有上述优点，近年来国内外在加氢控制反应器、煤气工程热壁交换炉、核电站设备中压力容器的内表面大面积堆焊中均得到了广泛应用。

由于电渣带圾堆焊自身的一些特点，它也有定的应用范围：带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件，推荐适用的工件最小直径和壁厚如表1所示。表1推荐适用于带极电渣堆焊的最小直径和壁厚电极尺寸最小基体厚度最小曲面直径外表面内表面

60×0.54025045090×0.580500900

2、激光熔覆亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层。与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点从当前激光熔覆的应用状况来看，其主要应用于两个方面：一，对材料的表面改性，如燃汽

轮机叶片，轧辊，齿轮等；二，对产品的表面修复，如转子，模具等。有关资料说明，修复后的部件强度可达到原强度的90％以上，其修复费用不到重置价格的1／5，更重要的是缩短了维修时间，解决了大型企业重大成套设备连续可靠运行所必需解决的转动部件快速抢修难题。另外，对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨抗蚀合金，可以在零部件表面不变形的状况下大大提高零部件的使用寿命；对模具表面进行激光熔覆处理，不仅提高模具强度，还可以降低2／3的制造成本，缩短4／5的制造周期。

熔覆材料：目前应用广泛的激光熔覆材料主要有：镍基、钴基、

铁基合金、碳化钨复合材料。其中，又以镍基材料应用最多，与钴基材料相比，其价格低廉。优点及应用范围

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光幅照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，