余熱鍋爐過(guò)熱器管STB410SC堆焊

張敏++李澤民++冉東明

摘 要：隨著我國(guó)垃圾焚燒類余熱鍋爐數(shù)量不斷增加，由于焚燒介質(zhì)的不同對(duì)過(guò)熱器鋼管的耐磨及耐蝕的要求也不同。本文主要闡述了普通過(guò)熱器鋼管通過(guò)進(jìn)行堆焊來(lái)滿足客戶使用要求。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；過(guò)熱器管；堆焊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.061

余熱鍋爐的過(guò)熱器管一般材質(zhì)為SUS310S或SUS316S，它既要承受高溫高壓，又要承受鍋爐飛灰的沖刷，但這種不銹鋼管耐腐蝕耐高溫比較差。因此在保證有足夠耐熱及耐溫的的前提下，確保過(guò)熱器管能夠承受長(zhǎng)時(shí)間的耐煙氣腐蝕及沖刷是至關(guān)重要的。

我們實(shí)際采用材質(zhì)為STB410SC，￠50.8*4*6000鋼管，用inconel625，直徑￠1.2氣保焊絲進(jìn)行堆焊。inconel625具體成分，物理性能及耐腐蝕性請(qǐng)參考下文。

Inconel 625 的化學(xué)成分：

Inconel 625 的物理性能：

Inconel 625 在常溫下合金的機(jī)械性能的最小值：

Inconel 625 的耐腐蝕性：

625合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出極好的耐腐蝕性。在氯化物介質(zhì)中具有出色的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無(wú)機(jī)酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時(shí)在氧化和還原環(huán)境中也具有耐堿和有機(jī)酸腐蝕的性能。有效的抗氯離子還原性應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。在海水和工業(yè)氣體環(huán)境中幾乎不產(chǎn)生腐蝕，對(duì)海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性，在高溫時(shí)也一樣。焊接過(guò)程中無(wú)敏感性。在靜態(tài)或循環(huán)環(huán)境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的氣體腐蝕。

Inconel 625 的熱膨脹系數(shù)為1.28×lO-5/℃。

STB410SC的熱膨脹系數(shù)為1.2×lO-5/℃，inconel625的熱膨脹系數(shù)與母材非常接近。并且耐各種腐蝕及就有良好的韌性及耐磨性。所以選擇這種焊材進(jìn)行堆焊。

本文將從以下四個(gè)方面對(duì)確保過(guò)熱器STB410SC鋼管的堆焊質(zhì)量進(jìn)行說(shuō)明。

1 熔合比的大小

正常在堆焊過(guò)程中一般為越小越好，一般要求熔合比<10%，因?yàn)槿绻笥?0%，將稀釋inconel625焊材的合金成分，降低耐蝕性。我們使用數(shù)字化脈沖焊機(jī)。 通過(guò)對(duì)鋼管旋轉(zhuǎn)速度，焊機(jī)電流電壓，保護(hù)氣體的調(diào)節(jié)，我們作成的實(shí)物圖片如下圖。

通過(guò)實(shí)際計(jì)算熔合厚度為0.17mm，堆焊層厚度2.45mm，計(jì)算熔合比為6.49%。熔合比數(shù)值非常好。

2 堆焊層的厚度

現(xiàn)在堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。堆焊層的厚度一般選在2，具體還要根據(jù)客戶和設(shè)計(jì)要求。此次客戶要求的堆焊厚度為2，我們通過(guò)調(diào)節(jié)鋼管的旋轉(zhuǎn)速度和合適的電流電壓參數(shù)。再經(jīng)過(guò)焊槍頭的自動(dòng)擺動(dòng)及大量實(shí)驗(yàn)，我們選取的堆焊線速度300～600mm/min，電流為140～180A，電壓為28～32V。我們實(shí)際的堆焊厚度滿足要求。參考圖3。

（1）堆焊層的搭接高度差控制在0.2mm以內(nèi)。當(dāng)堆焊層的高度差超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，過(guò)熱器管在受熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，同時(shí)會(huì)降低耐磨材料的耐磨時(shí)間。在實(shí)際焊接過(guò)程中我們通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)堆焊速度及焊接電流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外對(duì)焊槍的保護(hù)氣體也進(jìn)行了試驗(yàn)，通過(guò)二種混合保護(hù)氣的有效搭配，獲得了穩(wěn)定的電弧。這樣就有效控制了相鄰對(duì)焊焊縫的高度差，我們將高度差控制在0.15以內(nèi)。以下為實(shí)物圖片。

（2）堆焊后過(guò)熱器管的變形量。為了減少鋼管在堆焊過(guò)程中的受熱縮小的變形量，我們對(duì)堆焊鋼管進(jìn)行內(nèi)部通水冷卻，這樣在堆焊過(guò)程中產(chǎn)生的熱量絕大多數(shù)被水帶走，通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)，選取合適的過(guò)水量。對(duì)鋼管內(nèi)徑提前測(cè)量，通過(guò)對(duì)鋼管的橫斷面取樣分析，測(cè)量了鋼管內(nèi)徑，得到內(nèi)徑直徑方向縮小0.4mm。這個(gè)變形量從設(shè)計(jì)及用戶的角度都是比較滿意的。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)各類參數(shù)的有效選擇及大量試驗(yàn)，熔合比比較合理。

（2）通過(guò)大量試驗(yàn)獲得堆焊層厚度滿足客戶要求。

（3）堆焊層搭接高度差控制在0.15以下，符合設(shè)計(jì)要求。

（4）鋼管堆焊后收縮變形符合設(shè)計(jì)及客戶要求。

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