阅读说明：本技术 一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法 (Method for preparing double-heat-source synergistic remelting through boiler water wall coating ) 是由 曲作鹏 王海军 赵文博 田欣利 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及管排重熔技术领域,且公开了一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法,包括以下步骤：第一步：预整理,对场地进行清理和打扫,使得周围场地整洁,无异物。第二步：管排受热面喷砂处理,采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到管排工件表面,磨料对管排工件表面产生冲击和切削作用,使管排工件的表面获得一定的粗糙度,增加管排和涂层之间的附着力,延长涂层的耐久性。第三步：检测材料设备,对管排进行表面检测,对多工位激光器或小型电弧或火焰喷枪进行预点火并检查,以检测其性能是否稳定。第四步：管排受热面火焰喷涂镍基自熔合金；第五步：高频感应重熔。(The invention relates to the technical field of tube bank remelting, and discloses a method for preparing a double-heat-source synergistic remelting coating on a water wall of a boiler, which comprises the following steps: the first step is as follows: and pre-finishing, namely cleaning and sweeping the field, so that the surrounding field is clean and tidy without foreign matters. The second step is that: the method comprises the following steps of performing sand blasting treatment on the heating surface of a tube bank, forming a high-speed spraying beam by using compressed air as power, spraying materials (copper ore sand, quartz sand, carborundum, iron sand and sea sand) onto the surface of a tube bank workpiece at a high speed, and enabling the abrasive to impact and cut the surface of the tube bank workpiece, so that the surface of the tube bank workpiece obtains certain roughness, the adhesive force between the tube bank and a coating is increased, and the durability of the coating is prolonged. The third step: and the material detection equipment is used for carrying out surface detection on the tube bank, pre-igniting and checking the multi-station laser or the small electric arc or flame spray gun to detect whether the performance of the device is stable. The fourth step: flame spraying nickel-based self-fluxing alloy on the heating surface of the tube bank; the fifth step: and (4) high-frequency induction remelting.)

一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法

技术领域

本发明涉及管排重熔技术领域，具体为一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法。

背景技术

近年来，随着国家循环经济重大方针政策的贯彻执行，我国垃圾焚烧发电进入快速发展轨道，垃圾焚烧发电装机规模、发电量井喷式高速发展，目前居世界第一。膜式水冷壁受热面是锅炉的主要受热部分，是由管子和鳍片焊成的气密式管排结构，敷设在锅炉炉膛内壁组成的蒸发受热面。膜式水冷壁管排的作用是吸收炉膛中高温火焰或烟气的辐射热量,在管内产生热水及蒸汽用于发电，同时降低炉墙温度,保护炉墙。炉内火焰温度最高超过1000℃。锅炉中有超过50％的热量由膜式水冷壁所吸收。但目前水冷壁管排高频重熔过程中存在一个令人头疼的问题，就是由于管排涂层表面各点与线圈内上表面距离不等，重熔时无疑离线圈上表面最近(约5-10mm)的管顶部位最先开始熔，而管顶与管根部相距约为25mm，持续加热等到管根和鳍片开始熔时，管顶部由于已开始熔化甚至局部呈液相逐渐向两边流淌。由此带来的结果一是涂层厚度不均上薄下厚；二是对重熔质量影响很大，比如管上部由于加热时间长晶粒粗大涂层表面性能变差；而管根部则可能由于重熔不够充分导致服役寿命受到影响。

为解决此问题，曾做过仿形线圈试验，但效果仍不尽人意，原因之一是虽然仿形线圈结构按管排的形状设计制造，即线圈内表面与管排受热面管顶和鳍片的间距均为约20mm，而实际上管排的焊接结构造成的变形和制造误差较大，即每个管排结构的一致性较差，当线圈上表面离管排某位置的表面太近，难免会造成表面触碰引起管排涂层局部过热甚至导致线圈损坏；二是由于线圈的异形结构致使电磁场涡流效应也发生了畸变，即便管排表面间隙完全一致，加热仍难以均匀。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法。

(二)技术方案

一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，包括以下步骤：

第一步：对场地进行清理和打扫，使得周围场地整洁，无异物。

第二步：检测材料设备，对管排进行表面检测，对激光器或多工位小型电弧或火焰喷枪进行检查，以检测其性能是否稳定。

第三步：管排受热面喷砂处理，采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到管排工件表面，磨料对管排工件表面产生冲击和切削作用，使管排工件的表面获得一定的粗糙度，增加管排和涂层之间的附着力，延长涂层的耐久性。

第四步：管排受热面火焰喷涂自熔合金。

第五步：选择预热终端，预热终端有两种，一是激光器的光纤终端预热，即采用多工位光纤激光器或YAG激光器耦合多工位光纤，一台或两台激光器主机，每台主机可带动若干个光纤终端工作，国产中功率(200-500W)激光器，每个终端对准一侧管根部，即光纤终端相对水平面倾斜45°-60°，终端口距离管根部30-50mm，当重熔开始后，管排向前移动时，终端开始发射激光，激光光斑直径约为2-3mm,管根部附近首先被加热，2-5秒内就可被预热到600-800℃；二是多工位小型电弧或火焰喷枪预热，即采用1-2台电弧电源主机或1-2套氧乙炔系统，预热方法与上述类似，所不同的是由于管排两管中心距仅约为80mm，鳍片宽约为20mm，即使是小型喷枪也只能在两管之间放置一把，枪口对准鳍片中心，枪口距离鳍片表面约15-25mm，当重熔开始后，管排向前移动时，喷枪开始工作，由于电弧或火焰喷射面积较大，加热区域可覆盖管根和鳍片全长，因为电弧或火焰的能量密度较激光低，所以预热速度比激光稍慢些。

第六步：安装预热终端，紧靠高频感应矩形铜线圈端面处安装固定一个支撑金属架，该支撑架上安装沿管排横向间隔排列若干个工位的激光器的光纤终端，采用多工位光纤激光器或YAG激光器耦合多工位光纤，一台或两台激光器主机，每台主机可带动若干个光纤终端工作，每台国产中功率(200-500W)激光器，每个终端对准一侧管根部，即光纤终端相对水平面倾斜45°-60°，终端口距离管根部30-50mm。

第七步：预热开始，在管排下方传动链的牵引下，管排向前移动的同时，预热系统开启，即开始发射激光束管根部(包括鳍片)首先被加热，实际加热速度依据管排移动速度而定，根据激光的能量密度估算，管根部2-5秒内会被预热到500℃-800℃，激光光斑直径约为2-3mm,管根部附近首先被加热。

第八步：高频感应线圈加热重熔，管排进入到高频感应线圈加热区。

第九步：冷却，随着管排继续向前移动，管排表面自然冷却到室温。

第十步：校正，对重熔过程中的热变形进行矫正。

第十一步：管排涂层检测，对涂层质量综合测试。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，具备以下有益效果：

1、该锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，通过提高管排涂层表面重熔的一致性，大大改善了高频感应重熔的质量，在涂层的孔隙率降低和界面结合强度提高的同时，也使水冷壁管排的服役寿命和工作可靠性得到保障。

2、该锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，通过使用激光器终端对管排鳍片进行预加热，显著减少了高频感应重熔的加热时间，从而提高了重熔效率。

3、该锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，虽然增加了预热系统的一次性设备投入和相应的能耗，但由于缩短了管排重熔总时间，而重熔耗电量远超预热系统的能耗，综合电费消耗得到了明显节省，涂层制备的经济性得到了提高。

4、该锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，通过管根部(包括鳍片)有了提前预热，基本消除了由于高频线圈与管排涂层表面距离差引起的加热速度差，所造成重熔质量不一致的影响，也从根本上消除了由于加热时间长管顶涂层材料流淌到管根部的现象。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种锅炉水冷壁涂层制备双热源协同重熔方法，包括以下步骤：

第一步：预处理，对场地进行清理和打扫，使得周围场地整洁，无异物。

第二步：检测材料设备，对管排进行表面检测，对激光器和多工位小型电弧或火焰喷枪进行检查，以检测其性能是否稳定。

第三步：管排受热面喷砂处理，采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂)高速喷射到管排工件表面，磨料对管排工件表面产生冲击和切削作用，使管排工件的表面获得一定的粗糙度，增加管排和涂层之间的附着力，延长涂层的耐久性。

第四步：管排受热面火焰喷涂自熔合金。

第五步：选择预热终端，预热终端有两种，一是激光器的光纤终端预热，即采用多工位光纤激光器或YAG激光器耦合多工位光纤，一台或两台激光器主机，每台主机可带动若干个光纤终端工作，每台国产中功率(200-500W)激光器，每个终端对准一侧管根部，即光纤终端相对水平面倾斜45°-60°，终端口距离管根部30-50mm，当重熔开始后，管排向前移动时，终端开始发射激光，激光光斑直径约为2-3mm,管根部附近首先被加热，几秒内就可被预热到600-800℃；二是多工位小型电弧或火焰喷枪预热，即采用1-2台电源主机或1-2套氧乙炔系统，预热方法与上述类似，所不同的是由于管排两管中心距仅约为80mm，鳍片宽约为20mm，即使是小型喷枪也只能在两管之间放置一把，枪口对准鳍片中心，枪口距离鳍片表面约15-25mm，当重熔开始后，管排向前移动时，喷枪开始工作，由于电弧或火焰喷射面积较大，加热区域可覆盖管根和鳍片全长，因为电弧或火焰的能量密度较激光低，所以预热速度比激光稍慢些。

第六步：安装预热终端，紧靠高频感应矩形铜线圈端面处安装固定一个支撑金属架，该支撑架上安装沿管排横向间隔排列若干个工位的激光器的光纤终端，采用多工位光纤激光器或YAG激光器耦合多工位光纤，一台或两台激光器主机，每台主机可带动若干个光纤终端工作，每台国产中功率(200-500W)激光器，每个终端对准一侧管根部，即光纤终端相对水平面倾斜45°-60°，终端口距离管根部30-50mm。

第七步：预热开始，在管排下方传动链的牵引下，管排向前移动的同时，预热系统开启，即开始发射激光束管根部(包括鳍片)首先被加热，实际加热速度依据管排移动速度而定，根据激光的能量密度估算，管根部3-5秒内会被预热到500℃-800℃，激光光斑直径约为2-3mm,管根部附近首先被加热。

第八步：高频感应线圈加热重熔，管排进入到高频感应线圈加热区。由于增加了管根部的预热工序，管排移动速度比原速度可快30％-50％，大大缩短了重熔时间，从而从根本上消除了由于加热时间长管顶涂层材料流淌到管根部的现象。

第九步：冷却，随着管排继续向前移动，被重熔后处于红热状态的管排在空气中自然冷却到常温。

第十步：校正，对重熔过程中的热变形进行矫正。

第十一步：管排涂层检测，对涂层质量综合测试。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。