[发明专利]一种锅炉水冷壁复合管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锅炉水冷壁复合管及其制备方法，属于金属材料制备技术领域。其基材为碳钢，在碳钢外表面利用激光熔敷技术复合一层高铬镍不锈钢，复合层的成分和质量百分比为C≤0.03％，Si≤0.5％，Mn0.7～0.8％，Cr17～20％，Ni36.5～38.5％，Mo2.3～2.6％，Cu1.5～1.7％，Ti0.7～0.8％，余量为铁。制备的水冷壁管的硬度更高、耐熔融碱腐蚀性大幅度提高，综合性能优异。并且制备方法简单易操作，成本低。

技术领域

本发明涉及一种锅炉水冷壁复合管及其制备方法，属于金属材料制备技术领域。

背景技术

随着我国造纸业的迅猛发展，现在碱法制浆已经成为化学浆生产领域最重要的技术手段，由此而来的负面影响也愈加凸显，其中最重要的就是蒸煮黑液以及漂白废液排放而带来的环境污染问题。因此碱回收锅炉成为造纸行业可持续发展道路中必不可缺的设备。碱回收采用的吕布兰制碱法的原理，将制浆黑液经过处理，回收其中的碱性化学制品及热能，以实现循环利用。其基本工序主要包括黑液提取、稀黑液的浓缩、浓黑液燃烧及熔融物产生、熔融物的溶解及苛化、苛性碱和石灰的回收。其中在碱回收锅炉中主要进行黑液的燃烧过程。锅炉既是化学反应的发生器，同时也是产生蒸汽的动力核心。黑液是植物原料被碱性溶液蒸煮后，从中分离出来的含糖类等有机物的碱性溶液，主要成分是碳酸钠、硫酸钠和硫化钠。

水冷壁管作为碱回收锅炉内的重要组成部分，大面积铺设于炉膛内壁，以吸收炉内高温产生蒸汽，并降低墙温，保护炉壁。水冷壁下侧因大量碱性熔融物的长期存在极易发生腐蚀，而高温熔融物的不断沸腾，又会在一定程度上加重腐蚀。水冷壁管穿孔的话，炉内熔融物与水相遇会发生剧烈反应导致爆炸，成为碱回收过程中的重要安全隐患。因此解决碱回收过程中的锅炉水冷壁高温碱腐蚀问题具有重要的意义。专利CN201620544916.8在水冷壁管外镀复合涂层，涂层由陶瓷膜、金属陶瓷层和无机封孔剂涂层构成。但此种方法工艺复杂，生产条件苛刻。CN201410547023.4采用超音速电弧喷涂设备在水冷壁上喷涂镍基复合涂层，但这种涂层高温熔融碱盐条件下附着力不强。

发明内容

针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种锅炉水冷壁复合管及其制备方法。该复合管采用高铬镍不锈钢自熔合金粉末，利用激光熔敷技术制备，最后水冷壁管的硬度更高、耐熔融碱腐蚀性大幅度提高，综合性能优异。并且制备方法简单易操作，成本低。

为达到上述目的，本发明首先提供一种锅炉水冷壁复合管，其基材为碳钢，在碳钢外表面复合一层高铬镍不锈钢，复合层的成分和质量百分比为C≤0.03％，Si≤0.5％，Mn0.7～0.8％，Cr17～20％，Ni36.5～38.5％，Mo2.3～2.6％，Cu1.5～1.7％，Ti0.7～0.8％，余量为铁。

所述的高铬镍不锈钢的合金粉末通过激光熔覆技术与基材实现冶金结合。复合层的厚度为1.5-2mm。

本发明还提供锅炉水冷壁复合管的制备方法，过程包括以下步骤：

(1)对作为基材的碳钢管进行表面预处理：喷砂去除表面的氧化皮，使碳钢管表面有金属光泽，清洗干燥；

(2)将干燥的高铬镍不锈钢粉末与硅酸钠水溶液混合均匀地涂于基材之上，并在70℃下3h烘干，使高铬镍不锈钢粉末粘合在基材上；所述高铬镍不锈钢粉末的成分和质量百分比为C≤0.03％，Si≤0.5％，Mn0.7～0.8％，Cr17～20％，Ni36.5～38.5％，Mo2.3～2.6％，Cu1.5～1.7％，Ti0.7～0.8％，余量为铁；

(3)采用激光熔覆技术，通过激光器的高能量使高铬镍不锈钢的金属粉末与基材金属实现冶金结合，形成复合层，复合层厚度为1.5～2mm。

熔覆过程中的参数为：激光功率2500-3500W，光斑尺寸2-4mm，扫描速度800-900mm/min，单层厚度0.5-1mm。