熔敷防磨技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

劉永學(xué)　戴玉良　黃國(guó)鷹

（中石油新疆油田新港作業(yè)分公司，新疆　克拉瑪依　834000）

·改造與更新·

熔敷防磨技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用

劉永學(xué)戴玉良黃國(guó)鷹

（中石油新疆油田新港作業(yè)分公司，新疆克拉瑪依834000）

摘要：介紹某油田推廣使用循環(huán)流化床燃煤鍋爐作為稠油熱采注汽設(shè)備，生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽用于稠油開(kāi)采。該鍋爐的使用降低了注汽生產(chǎn)成本，提高了注入油井蒸汽的干度和溫度，有利于稠油的開(kāi)采。為防止流化床鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)水冷壁過(guò)度磨損和爆管，應(yīng)用熔敷防磨新技術(shù)對(duì)鍋爐水冷壁進(jìn)行防磨處理，確保了流化床鍋爐的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；水冷壁；熔敷；防磨技術(shù)

一、概況

某油田近年來(lái)逐步推廣使用循環(huán)流化床燃煤鍋爐作為稠油熱采注汽設(shè)備，生產(chǎn)的過(guò)熱蒸汽用于稠油開(kāi)采，該鍋爐的使用不但降低了注汽生產(chǎn)成本，而且還提高了注入油井蒸汽的干度和溫度，有利于稠油的開(kāi)采。

在循環(huán)流化床鍋爐中，有許多部件工作在高溫、高固體顆粒不斷沖刷環(huán)境下，雖然每年在停爐檢修期間都采取了一些防磨損措施，但循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行結(jié)果表明效果不明顯，鍋爐水冷壁的磨損仍是十分嚴(yán)重的。循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管受到爐膛中氣固兩相流的沖刷，磨損嚴(yán)重，是引起水冷壁管爆管的主要原因；另外，爐膛速度設(shè)計(jì)不合理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、安裝缺陷、制造缺陷、耐火材料垮塌、大顆粒煤粒太多、被迫采用高風(fēng)速運(yùn)行、分離器效率低、返料系統(tǒng)運(yùn)行不合理、排渣不對(duì)稱(chēng)等問(wèn)題也是引起鍋爐水冷壁磨損、爆管的原因。為避免鍋爐水冷壁磨損、爆管，確保鍋爐設(shè)備正常運(yùn)行，對(duì)鍋爐水冷壁采用較為可靠的防磨新技術(shù)迫在眉睫。

二、技術(shù)簡(jiǎn)介、原理及特點(diǎn)

1.技術(shù)簡(jiǎn)介

熔敷技術(shù)是近年來(lái)流化床鍋爐防止水冷壁磨損使用的一項(xiàng)新技術(shù)，利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體(工件)表面上，形成冶金結(jié)合的一種熔敷工藝過(guò)程。熔敷的目的是利用熔敷的方法在工件表面獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的熔敷金屬層。

2.原理

等離子弧熔滴熔敷技術(shù)是以被熔敷工件為陽(yáng)極（陽(yáng)極接地），以金屬熔絲為陰極，利用陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生的等離子弧作為熱源，將陰極（金屬熔絲）融化，產(chǎn)生金屬熔滴，再通過(guò)智能機(jī)械誘導(dǎo)機(jī)構(gòu)（熔敷機(jī)器人）的甩滴功能將熔融的金屬熔滴甩附在被熔敷工件上的一種熔敷技術(shù)。其工作過(guò)程如圖1所示。

圖1

3.特點(diǎn)

分布式變流熔敷系統(tǒng)、粉心合金熔絲熔敷水冷壁合金防腐裝置系統(tǒng)及方法，具體的工藝過(guò)程為通過(guò)高壓電弧產(chǎn)生的熱量將合金熔絲融化形成熔滴，再經(jīng)過(guò)高速脈沖甩滴機(jī)構(gòu)將熔滴甩到工件表面，從而形成金屬冶金結(jié)合的熔敷過(guò)程。由于工件是三維立體結(jié)構(gòu)，因此熔敷過(guò)程采用全自動(dòng)機(jī)器人熔敷機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，熔敷過(guò)程為激光掃描工件表面，計(jì)算機(jī)合成工件表面立體圖形，自動(dòng)計(jì)算和分析施工順序和熔槍定位，熔敷施工，周而復(fù)始的重復(fù)上述步驟直到熔敷區(qū)域施工完畢，整個(gè)過(guò)程為“3D”表面金屬填充打印技術(shù)。

該防腐技術(shù)為主動(dòng)防腐型技術(shù)，即在鍋爐爐膛的過(guò)渡區(qū)采用全屏曲面熔敷的方式熔敷上一層合金材質(zhì)，一般以不銹鋼類(lèi)為主，尤以Incone625為最佳，厚度根據(jù)防腐要求，一遍熔敷厚度在1.0～1.5mm之間，目前國(guó)外氣化爐也主要采用這種材質(zhì)對(duì)氣化爐進(jìn)行防腐。其具有如下特點(diǎn)。

（1）合金熔敷層表面光滑，無(wú)裂紋，無(wú)氣孔，防腐持久；

（2）合金熔敷防腐層為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高；

（3）可以根據(jù)要求調(diào)整熔敷層的厚度，以保證防腐可靠性；

（4）易在較薄、高壓金屬部件上進(jìn)行熔敷或金屬再造修補(bǔ)；

（5）能夠產(chǎn)生非常好的熔敷化學(xué)反應(yīng)，且為冶金結(jié)合；較低的熱輸入量，避免母材變形的產(chǎn)生；

（6）可以熔敷各種金屬，且可以實(shí)現(xiàn)異種鋼0.2 ～0.5mm的冶金熔合，包括合金藥芯金屬絲、不銹鋼合金絲、鐵絲、鋁絲；

（7）很好的熔敷微觀冶金結(jié)構(gòu)，能夠保證熔敷表面均勻致密；

（8）在冶金結(jié)合的情況下，可以很好的保留原母材和表層熔敷金屬材料的原固有特性，而不發(fā)生材質(zhì)成分、金屬力學(xué)特性方面的變化；

（9）可以根據(jù)用戶的要求或設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的要求來(lái)調(diào)整熔敷金屬層的厚度，以保證所保護(hù)設(shè)備的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行；

（10）在設(shè)備需要檢修或改造時(shí)，熔敷金屬層具有相同或類(lèi)似材料的可焊接特性，水冷壁管改造切割后的管材對(duì)接方法為修磨出原水冷壁管金屬坡口后對(duì)焊，再進(jìn)行對(duì)接焊口的表面強(qiáng)化熔敷。

三、實(shí)施應(yīng)用情況

1.實(shí)施應(yīng)用

我公司采取對(duì)130t/h循環(huán)流化床鍋爐澆注料往上約4m高水冷壁進(jìn)行了熔敷防磨處理，對(duì)熔敷區(qū)域的水冷壁表面進(jìn)行清理，清除表面的非金屬及金屬氧化物。劃分施工區(qū)域，對(duì)爐膛密相區(qū)四面水冷壁熔敷施工，熔敷施工后進(jìn)行檢查、修補(bǔ)；對(duì)熔敷區(qū)域上部與光管區(qū)域的水冷壁管采用打磨平滑過(guò)渡；鍋爐打水壓測(cè)試。

2.實(shí)施技術(shù)要求

（1）單層熔敷厚度為1.5～2mm；

（2）全部熔敷層不得有母材裸露在外的現(xiàn)象；

（3）熔敷層表面平滑過(guò)渡，打磨掉大于3mm的熔瘤和絲頭。

（4）熔敷防磨層硬度＞HR C45；

（5）重熔金屬層與母材融合厚度≤1mm；

（6）管與管、鰭片與鰭片之間必須平滑過(guò)渡。

四、結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁熔敷防磨技術(shù)可以長(zhǎng)期保證循環(huán)流化床鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，杜絕造成非正常停爐現(xiàn)象，節(jié)省了大量的檢修和起爐費(fèi)用，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)提供了可靠保障，技術(shù)性能可靠、安全、可行，較好的滿足了現(xiàn)場(chǎng)鍋爐安全運(yùn)行的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛根，嚴(yán)勤.哈爾濱科能熔敷科技有限公司施工技術(shù)方案.

中圖分類(lèi)號(hào)：F4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-0711（2016）01-0064-02

收稿日期：（2015-10-30）