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锅炉高、低温过热器和再热器受飞灰磨损引起的爆管和泄漏是我国电厂锅炉运行中经常发生的事故之一。电厂行业急需可行和成熟的耐磨、耐腐蚀、耐高温的复合锅炉管的制造方法。 高频感应熔覆具有周期短、成本低、操作方便、对基体热影响小、获得的熔覆层耐磨性和耐蚀性良好;且熔覆层成形性好,表面平整,后续加工量比较少等特点,近年来逐渐受到关注。 本文通过建立高频感应熔覆的加热数学模型,对高频熔覆中管壁温度场进行有限元分析,并在理论基础上进行高频熔覆实验,得出如下结论: 1)应用感应加热原理和傅里叶导热定律,建立了高频熔覆中锅炉管瞬态和稳态加热数理模型,定量地给出了感应加热功率的影响参数(频率、熔覆电流、熔覆工作头尺寸等工艺参数)。 2)基于感应加热原理进行了锅炉管温度场的ANSYS有限元模拟,研究了感应加热电源频率、熔覆电流等工艺参数变化对高频熔覆效率和管壁热分布的影响。本文锅炉管高频感应熔覆选用的加热电源频率为250KHz,熔覆电流为500A。 3)根据熔覆层材料的选用原则,本文选用了Ni基合金作为锅炉管的熔覆材料,设计了锅炉管高频熔覆系统结构,并对感应加热配套设备(感应加热电源、变压器和隔离电源)等进行了选择。 4)给定感应加热电源频率为250KHz,熔覆电流为500A,在不同工艺条件下开展锅炉管表面高频熔覆实验。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对试验后的试件进行显微组织观察和成分测试,分析了等离子热喷涂法、水玻璃冷预置涂层法及高频熔覆送粉器同步送粉法得到试样的组织形貌变化,最后对试样的硬度及耐磨性进行测试,结果表明:同步送粉法得到的试样表现出良好的冶金结合、熔覆层圆整度高能且同步送粉法高效无需前期准备。