[发明专利]采用激光熔覆修复循环硫化床水冷壁的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锅炉设备的失效部件修复方法，特别是涉及一种采用激光熔覆修复循环硫化床水冷壁的方法，属于IPC国际专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术领域。

背景技术：

石油化工用循环硫化床的水冷壁，所处位置在燃烧室下部四周；由于长期在高温下工作及燃料和飞灰在一，二次风的作用下对管道外壁的磨损，以及硫的腐蚀，常常造成水冷壁在工作过程中造成漏水，迫使锅炉停产，对用户经济造成损失，对生产计划造成影响。

为了延长水冷壁的使用寿命，现阶段常常采用的在水冷壁管壁上采用喷涂来防止磨损和腐蚀。主要机理是涂层在高温下会生成致密、坚硬、化学稳定性更高的氧化层，这个氧化层与基体的结合很牢固；涂层的硬度比基体的硬度更大，但缺点是在工作过程中喷涂层会脱落而使保护失效。还有一种方法是在水冷壁表面堆焊高硬度堆焊层，优点是不会因为局部焊层脱落而失效，缺点是大面积堆焊由于热影响很大往往会造成水冷壁变形影响安装。

因此，选择适当的石油化工用循环硫化床的水冷壁修复方法，保证修复后水冷壁热变形小、涂层与基材冶金结合好是当前亟待解决的课题。

激光熔覆修复技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛应用。

激光熔覆成型技术利用高能量激光束聚集能量极高的特点，瞬间将在基材表面预置或与激光同步自动送置的、具有特殊物理、化学或力学性能的合金粉末完全熔化，同时基材部分熔化，形成一种新的复合型材料，激光束扫描后快速凝固，获得与基体冶金结合的致密覆层，以达到恢复几何尺寸和表面强化的目的。

目前，关于利用激光熔覆工艺进行设备部件修复的专利和报道很多：例如，

公开号为CN101109083的中国发明专利申请给出的《发动机曲轴激光熔覆修复工艺》，是按以下步骤进行：A.在室温对曲轴表面进行除油除锈处理；B.选用DL-HL-T10000型CO₂激光器，工作台为数控机床，利用激光器自动送粉装置把铁基或镍基自熔合金粉末送入熔池，在曲轴表面进行激光熔覆修复和强化；工艺参数为：熔覆功率P＝1000W～10000W；光斑直径D＝2mm～20mm；扫描速度V＝200～2000mm/min；搭接率20～40％。

公开号为CN101204757的中国发明专利申请给出的《一种薄壁圆筒件的激光熔覆工艺》，其工艺参数是：熔池尺寸直径为2～5mm、扫描速度是15～40mm/s，功率：2000～5000W；按螺旋线进行熔覆；其特征在于：每条螺旋线的始点按圆周分区交替进行，区域顺序保持尽量大的夹角。

公开号为CN101100746的中国发明专利申请给出的《渗碳类重载齿类件齿面激光熔覆粉末材料及修复方法》，该粉末材料包括以下质量百分数的物质：0.80-1.10％C，7.50-9.00％Mn，0.90-1.30％Cr，0.20-0.35％Mo，2.00-3.50％B，2.50-3.50％Si，杂质P≤0.06％，杂质S≤0.04％，其余未Fe；粉末粒度为-140目～+260目。激光熔覆单位时间作用能量密度为1.0×10⁸W/m²～10⁹W/m²。

现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺对部分设备部件进行修复，并通过配制适当的熔覆材料克服了激光熔层存在的裂纹、气孔和微观结构不均匀性的问题，取得一定的技术效果。但对其他特定的设备部件，尤其是在像水冷壁的特殊结构(就是把许多根鳍片管沿纵向依次的焊接起来，组成一个整块的水冷壁受热面面积约为10m×2m，整个面为半圆弧组成的波浪面，熔覆时必须保证光斑垂直照射在熔覆面上即熔覆工作区一直在水冷壁管顶部)，现有的激光熔覆工艺已不能适应该项目的应用。

经本申请人检索查证：国内尚无先例，国外也没有见到相关报道，寻找出适当的采用激光熔覆的方式修复石油化工用循环硫化床的水冷壁，仍需所属领域的技术人员进一步作出创造性的研究工作。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术对水冷壁损伤失效修复难的课题，通过反复研究改进，给出了一种采用激光熔覆的方式修复循环硫化床水冷壁的方法，该修复方法采用激光熔覆工艺在水冷壁表面熔覆一层耐磨耐腐蚀涂层，由于激光熔覆是采用高能量激光束瞬间照射基材表面使熔覆材料与基材表面微熔而冶金结合，热影响非常小而且激光熔覆层与基材为冶金结合，不会出现脱落的情况。