论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国垃圾焚烧类余热锅炉数量不断增加，由于焚烧介质的不同对过热器钢管的耐磨及耐蚀的要求也不同。本文主要阐述了普通过热器钢管通过进行堆焊来满足客户使用要求。
【关键词】 余热锅炉;过热器管;堆焊
余热锅炉的过热器管一般材质为SUS310S或SUS316S，它既要承受高温高压，又要承受锅炉飞灰的冲刷，但这种不锈钢管耐腐蚀耐高温比较差。因此在保证有足够耐热及耐温的的前提下，确保过热器管能够承受长时间的耐烟气腐蚀及冲刷是至关重要的。
我们实际采用材质为STB410SC，￠50.8*4*6000钢管，用Inconel 625，直径￠1.2气保焊丝进行堆焊。Inconel 625具体成分，物理性能及耐腐蚀性请参考下文。
Inconel 625的化学成分
合金 % 镍 铬 钼 铌钽 铁 铝 钛 碳 锰 硅 铜 磷 硫
625 最小 58 20 8 3.15
最大 23 10 4.15 5 0.4 0.4 0.1 0.5 0.5 0.5 0.015 0.015
Inconel 625的物理性能
密度 8.4g/cm3
熔点 1290-1350℃
Inconel 625在常温下合金的机械性能的最小值
合金和状态 抗拉强度
RmN/mm2 屈服强度
RP0.2N/mm2 延伸率
A5% 布氏硬度
HB
625 760 345 30 ≤220
Inconel 625的耐腐蚀性
625合金在很多介质中都表现出极好的耐腐蚀性。在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。具有很好的耐无机酸腐蚀性，如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等，同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能。有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂。在海水和工业气体环境中几乎不产生腐蚀，对海水和盐溶液具有很高的耐腐蚀性，在高温时也一样。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的气体腐蚀。
Inconel 625的热膨胀系数为1.28×l0-5/℃
STB410SC的热膨胀系数为1.2×l0-5/℃，Inconel 625的热膨胀系数与母材非常接近。并且耐各种腐蚀及就有良好的韧性及耐磨性。所以选择这种焊材进行堆焊。
本文将从以下四个方面对确保过热器STB410SC钢管的堆焊质量进行说明。
一、熔合比的大小
正常在堆焊過程中一般为越小越好，一般要求熔合比<10%，因为如果大于10%，将稀释Inconel 625焊材的合金成分，降低耐蚀性。我们使用数字化脉冲焊机。通过对钢管旋转速度，焊机电流电压，保护气体的调节，我们作成的实物图片如下图。
钢管堆焊外观剖面图 熔合比计算图
通过实际计算熔合厚度为0.17mm，堆焊层厚度2.45mm，计算熔合比为6.49%。熔合比数值非常好。
二、堆焊层的厚度
现在堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。堆焊层的厚度一般选在2，具体还要根据客户和设计要求。此次客户要求的堆焊厚度为2，我们通过调节钢管的旋转速度和合适的电流电压参数。再经过焊枪头的自动摆动及大量实验，我们选取的堆焊线速度300～600mm/min，电流为140～180A，电压为28～32V。我们实际的堆焊厚度满足要求。参考下图。
1、堆焊层的搭接高度差控制在0.2mm以内。当堆焊层的高度差超过这个数值时，过热器管在受热过程中会产生热应力，同时会降低耐磨材料的耐磨时间。在实际焊接过程中我们通过反复试验，对堆焊速度及焊接电流电压进行调节，另外对焊枪的保护气体也进行了试验，通过二种混合保护气的有效搭配，获得了稳定的电弧。这样就有效控制了相邻对焊焊缝的高度差，我们将高度差控制在0.15以内。以下为实物图片。
2、堆焊后过热器管的变形量。为了减少钢管在堆焊过程中的受热缩小的变形量，我们对堆焊钢管进行内部通水冷却，这样在堆焊过程中产生的热量绝大多数被水带走，通过反复的试验，选取合适的过水量。对钢管内径提前测量，通过对钢管的横断面取样分析，测量了钢管内径，得到内径直径方向缩小0.4mm。这个变形量从设计及用户的角度都是比较满意的。
三、结论
1、通过各类参数的有效选择及大量试验，熔合比比较合理。
2、通过大量试验获得堆焊层厚度满足客户要求。
3、堆焊层搭接高度差控制在0.15以下，符合设计要求。
4、钢管堆焊后收缩变形符合设计及客户要求。
参考文献：
[1]电力可靠性管理中心，全国大机组手册[M]，1998，4
[2]电站焊接技术展望[C]，中国电机工程学会建会六十周年学术报告论文专集
[3]TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.
[4]GB150-1998《钢制压力容器》.
【关键词】 余热锅炉;过热器管;堆焊
余热锅炉的过热器管一般材质为SUS310S或SUS316S，它既要承受高温高压，又要承受锅炉飞灰的冲刷，但这种不锈钢管耐腐蚀耐高温比较差。因此在保证有足够耐热及耐温的的前提下，确保过热器管能够承受长时间的耐烟气腐蚀及冲刷是至关重要的。
我们实际采用材质为STB410SC，￠50.8*4*6000钢管，用Inconel 625，直径￠1.2气保焊丝进行堆焊。Inconel 625具体成分，物理性能及耐腐蚀性请参考下文。
Inconel 625的化学成分
合金 % 镍 铬 钼 铌钽 铁 铝 钛 碳 锰 硅 铜 磷 硫
625 最小 58 20 8 3.15
最大 23 10 4.15 5 0.4 0.4 0.1 0.5 0.5 0.5 0.015 0.015
Inconel 625的物理性能
密度 8.4g/cm3
熔点 1290-1350℃
Inconel 625在常温下合金的机械性能的最小值
合金和状态 抗拉强度
RmN/mm2 屈服强度
RP0.2N/mm2 延伸率
A5% 布氏硬度
HB
625 760 345 30 ≤220
Inconel 625的耐腐蚀性
625合金在很多介质中都表现出极好的耐腐蚀性。在氯化物介质中具有出色的抗点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和侵蚀的性能。具有很好的耐无机酸腐蚀性，如硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等，同时在氧化和还原环境中也具有耐碱和有机酸腐蚀的性能。有效的抗氯离子还原性应力腐蚀开裂。在海水和工业气体环境中几乎不产生腐蚀，对海水和盐溶液具有很高的耐腐蚀性，在高温时也一样。焊接过程中无敏感性。在静态或循环环境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的气体腐蚀。
Inconel 625的热膨胀系数为1.28×l0-5/℃
STB410SC的热膨胀系数为1.2×l0-5/℃，Inconel 625的热膨胀系数与母材非常接近。并且耐各种腐蚀及就有良好的韧性及耐磨性。所以选择这种焊材进行堆焊。
本文将从以下四个方面对确保过热器STB410SC钢管的堆焊质量进行说明。
一、熔合比的大小
正常在堆焊過程中一般为越小越好，一般要求熔合比<10%，因为如果大于10%，将稀释Inconel 625焊材的合金成分，降低耐蚀性。我们使用数字化脉冲焊机。通过对钢管旋转速度，焊机电流电压，保护气体的调节，我们作成的实物图片如下图。
钢管堆焊外观剖面图 熔合比计算图
通过实际计算熔合厚度为0.17mm，堆焊层厚度2.45mm，计算熔合比为6.49%。熔合比数值非常好。
二、堆焊层的厚度
现在堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造修复中。为了最有效地发挥堆焊层的作用，希望采用的堆焊方法有较小的母材稀释、较高的熔敷速度和优良的堆焊层性能，即优质、高效、低稀释率的堆焊技术。堆焊层的厚度一般选在2，具体还要根据客户和设计要求。此次客户要求的堆焊厚度为2，我们通过调节钢管的旋转速度和合适的电流电压参数。再经过焊枪头的自动摆动及大量实验，我们选取的堆焊线速度300～600mm/min，电流为140～180A，电压为28～32V。我们实际的堆焊厚度满足要求。参考下图。
1、堆焊层的搭接高度差控制在0.2mm以内。当堆焊层的高度差超过这个数值时，过热器管在受热过程中会产生热应力，同时会降低耐磨材料的耐磨时间。在实际焊接过程中我们通过反复试验，对堆焊速度及焊接电流电压进行调节，另外对焊枪的保护气体也进行了试验，通过二种混合保护气的有效搭配，获得了稳定的电弧。这样就有效控制了相邻对焊焊缝的高度差，我们将高度差控制在0.15以内。以下为实物图片。
2、堆焊后过热器管的变形量。为了减少钢管在堆焊过程中的受热缩小的变形量，我们对堆焊钢管进行内部通水冷却，这样在堆焊过程中产生的热量绝大多数被水带走，通过反复的试验，选取合适的过水量。对钢管内径提前测量，通过对钢管的横断面取样分析，测量了钢管内径，得到内径直径方向缩小0.4mm。这个变形量从设计及用户的角度都是比较满意的。
三、结论
1、通过各类参数的有效选择及大量试验，熔合比比较合理。
2、通过大量试验获得堆焊层厚度满足客户要求。
3、堆焊层搭接高度差控制在0.15以下，符合设计要求。
4、钢管堆焊后收缩变形符合设计及客户要求。
参考文献：
[1]电力可靠性管理中心，全国大机组手册[M]，1998，4
[2]电站焊接技术展望[C]，中国电机工程学会建会六十周年学术报告论文专集
[3]TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》.
[4]GB150-1998《钢制压力容器》.