[发明专利]用于锅炉四管高频感应重熔工艺中的稀土镍基自熔合金及其应用方法

说明书

本发明公开了用于锅炉四管高频感应重熔工艺中的稀土镍基自熔合金，喷涂于待折弯的管件表面，防止在折弯时产生裂纹，由7‑10wt％的稀土钇和90‑93wt％的镍基自熔合金组成；本发明通过在镍基自熔合金材料中添加适量的稀土钇，增加涂层的韧性，以解决管件受热面表面涂层在折弯时极易出现裂纹的问题，从而提高管件的服役寿命。

技术领域

本发明属于合金涂层技术领域，具体涉及一种锅炉四管高频感应重熔工艺中的稀土镍基自熔合金及其应用方法。

背景技术

工业锅炉是重要的热能动力设备，被广泛应用于各类化工系统中。工业中的“四管”(锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器)，涵盖了锅炉的全部受热面，历经锅炉负荷变化、复杂的高温烟气环境、熔融的沾污结渣浸润、灰粒子以及蒸汽吹灰等恶劣三相流磨损冲蚀，容易造成内壁，特别是受热面金属表面污染、腐蚀，影响锅炉寿命；以垃圾电站的锅炉水冷壁为例，在恶劣的工作环境下，服役平均寿命仅1-3年，很多水冷壁受热面使用半年多就开始出现腐蚀减薄乃至爆管。近年来，虽然陆续研发出多种涂层防护技术，服役寿命有所提高，但仍不尽如人意，高温腐蚀造成的壁厚减薄直至爆管现象时有发生。

2017年，江苏科环公司在国内率先采用火焰喷涂镍基自熔合金+高频感应重熔的复合方法在锅炉“四管”受热面表面制备涂层，几年以来，在锅炉高温(600℃)腐蚀环境下应用效果较好。镍基自熔合金涂层具有优良的高温耐腐烛性，其涂层性能、服役寿命不低于国内应用较为普遍的堆焊，且制备成本远低于堆焊，代表锅炉四管受热面表面高温防腐涂层的发展方向。

但当锅炉“四管”作为“内墙”在锅炉内安装时，由于锅炉内部的结构特点，受局部空间的限制，需在锅炉内多处拐弯被折弯成各种角度(以直角居多)，但是由于高频感应重熔线圈的结构限制，弯管后再重熔难度较大；也有采用弯管后再用火焰喷涂方法进行重熔，但基本采用手工操作，重熔质量稳定性较差；因此，目前多数是先对直管表面用高频感应制备涂层后再进行折弯，折弯是在弯管机上施加外力实现的。由于涂层在弯曲的过程中变形较大，所以在转角处极易出现裂纹。

针对上述问题，目前较多的处置方法就是用焊条对裂纹进行堆焊填补，但局部修补与周围涂层之间衔接非平滑过渡，而是两种材料间的拼接，服役一段时间后在焊缝两边极易形成微裂纹而成为隐性损伤，在热冲击、烟灰冲蚀、高温腐蚀等综合作用下，微裂纹迅速扩展为宏观裂纹，从而造成泄漏。而其它的方法比如适当调整原镍基自熔合金内的元素比例，虽然也可以单纯提高涂层的塑性，但代价是涂层的强度也会相应降低，即一方面导致水冷壁涂层整体的耐积灰冲蚀和磨损的能力下降，另一方面涂层的疲劳强度下降，易产生疲劳裂纹。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明沿用原火焰喷涂+高频感应重熔，将适量稀土钇放进镍基自熔性合金粉休材料中制得稀土镍基自熔合金。用火焰喷涂先在基体上制备稀土镍基自熔合金预涂层，再用高频感应熔覆技术制备稀土镍基自熔合金重熔涂层，最后到折弯机上进行折弯。通过在镍基自熔合金材料中添加适量的稀土钇，在不降低涂层强度的条件下增加涂层的韧性，以解决管件受热面表面涂层在折弯时极易出现裂纹的问题，从而提高管件的服役寿命。

本发明提供的技术方案如下：

用于锅炉四管高频感应重熔工艺中的稀土镍基自熔合金，喷涂于锅炉四管中待折弯的管件受热面表面，防止在折弯时产生裂纹，由7-10wt％的稀土钇和90-93wt％的镍基自熔合金组成。

优选地，所述管件是水冷壁、过热器、再热器或省煤器中需折弯的管件。

本发明还公开了用于锅炉四管高频感应重熔工艺中的稀土镍基自熔合金的应用方法，包括以下步骤：

(1)配制稀土镍基自熔合金，所述稀土镍基自熔合金为稀土钇和镍基自熔合金的混合物；

(2)在待折弯管件的受热面进行喷砂处理；

(3)在喷砂处理后的管件表面喷涂稀土镍基自熔合金，稀土镍基自熔合金在管件表面凝固后形成涂层；