[发明专利]通过焊接保护金属工件的方法

说明书

本发明涉及通过焊接保护金属工件的方法。本发明涉及防止金属表面腐蚀。本发明具体地应用于保护生活垃圾焚化炉炉壁。在这些焚化炉中，这些壁，特别是热交换器的壁或隔板在运行时腐蚀严重。废物性质的多样性与变化使得人们不能够确切地了解许多腐蚀过程；而这些腐蚀过程主要取决于垃圾燃烧所释放的以氯或硫为主要成分的化合物。

P.L.Daniel等人在题为“废物焚化炉中焚化腐蚀。废物焚化系统中的材料性能”，NACE92，第4-1页至4-15页的文章中讨论了含氯化合物在腐蚀中的作用，并提出使用以商标Inconel 625销售的合金作为保护层保护锅炉壁防止含氯化合物造成腐蚀。这种Inconel 625合金是一种含Ni量为65％,Cr为21％,Mo为9％，残留的Fe含量为5％的合金。

M.F.Gittos与T.G.Gooch的文章，‘铁稀释对Ni-Cr-Mo包合金耐腐蚀的影响’，英国腐蚀杂志，1996，第31卷第4期第309页及其后面数页，讨论了Ni-Cr-Mo保护层中钢基材稀释作用(dilution)对耐腐蚀性的影响；这篇文章对采用各种方法所涂敷的保护层的耐腐蚀性进行了比较，鉴于保护层中工件元素的稀释降低了其耐腐蚀性，提出将保护层中铁含量限制在5％。不过，明确指出了铁的含量不是关键，不管怎样，由于通过焊接而附着的合金组分不可避免地发生分离，从而降低了耐腐蚀性。

更一般地，提出过不同的方法修补金属工件或防止金属工件腐蚀。这些方法包括：

-通过焊接形成的保护层；

-通过热喷射形成等离子体，HVOF等离子体，或含氧粉末保护层；

-通过扩散形成的保护层。

还提出使用迭板轧制管，即由如Inconel 625合金或其他相同类型合金的保护合金保护层的共挤出管；这种解决方法的缺陷是由于整个管都覆盖保护合金，而易于腐蚀的仅有部分管表面，故而成本高。这种方法对于在现场修补已腐蚀的金属壁或工件显然是不能使用的。

热喷射方法或扩散方法也难以在现场实施：事实上，热喷射方法对操作参数，如喷射枪与基材之间的距离，气体速度，待喷射产品的进料情况很敏感；在现场自动化因现场实施费用高而难以实施。通过扩散方法形成保护层的过程要在高温下进行，因此不可能在现场涂敷；另外，实施这些方法时的温度会损坏基材的机械特性，还造成基材组分往该保护层中迁移。

对于提供解决稀释工件问题的方法，人们已知道通过多焊道焊接而形成的保护层；这种解决方法的缺陷无论从处理时间来看还是从焊接材料的成本来看都是非常昂贵的。

因此，需要一种在现场能够经济地使用的修补或保护金属工件，特别是锅炉隔板的方法，该方法既不导致工件变形，也不会导致其机械特性改变，也不会使工件在保护层中被稀释。

于是，本发明提出一种在操作过程中解决腐蚀问题的方法；本发明还提出一种停止使用时新的腐蚀问题的解决方法。根据这种观点，本发明基于下述新的技术问题的认识：在生活垃圾焚化炉中不仅仅如上述现有技术文件中所讨论的那样在操作期间产生腐蚀，而且锅炉在停止使用时也出现腐蚀。如M.F.Gittos与T.G.Gooch的文章所解释的，操作期间，Cr和Mo含量是重要的参数，而Fe含量可以改变；与现有技术相反，本发明基于停止使用时腐蚀同样重要的这种观察结果，还基于不同的反应机制；对于这种腐蚀，Fe含量最大值是很重要的。

最后，本发明的优点是不用冷却金属隔板便可实施，因此能够更简单以成本更低廉的方式实施。

更确切地，本发明提出一种采用仅一条焊道焊接保护层保护金属工件的方法，该保护层的组成以重量百分数计是80％以上Cr与Ni,8-10％Mo，少于2.5％Fe，其余的是对腐蚀没有什么影响的金属。

在一种实施方式中，该焊接是一种低电流强度焊接，当焊接电压值低于阈值电压时，焊接电流强度值由额定值降低到接触值。

在这种情况下，电流强度额定值优选地是150-320安培，优选地接触值是30-70安培。

有利地，电压阈值是约10伏。

在一种实施方式中，这种焊接是一种在气体流下，优选地在氩气流下的连续电极焊接。

优选地，该保护层具有少于5％(重量)的Fe。

有利地，该焊接采用水平扫描进行。

在一种实施方式中，这种焊接是在已预先焊着的焊缝之下焊一条缝。

在另一种实施方式中，焊接头朝向已预先焊着的焊缝，优选地焊接头与水平面成角度0-20°。

有利地，将金属工件倾斜，与垂直线构成角度30-90°，优选地为45°。