激光熔覆耐高温防磨水冷壁管的制作方法

本实用新型涉及锅炉部件技术领域，特别涉及一种激光熔覆耐高温防磨水冷壁管。

背景技术：

火电行业及工业用循环流化床锅炉的水冷壁所处的位置在燃烧室下部四周，长期曝露在高温下工作。燃料颗粒和飞灰在一、二次风的作用下对水冷壁管向火面进行冲刷磨蚀，轻者减薄漏水，重者爆管崩裂，迫使企业停炉停产，对经济造成严重损失。为了增加水冷壁管的防磨特性，延长其使用寿命，现阶段常见的方法是：

1、采用热喷涂技术来防磨，其主要机理是涂层在高温下生成致密、坚硬、化学性稳定的防磨层，缺点是防磨层与水冷壁管基体之间为机械结合，防磨层易脱落。

2、采用堆焊技术来防磨，优点是解决了防磨层与水冷壁管基体的结合方式，变成冶金结合，结合强度大不易脱落。缺点为了起弧，只能选用硬度较低的材料，所以防磨层硬度较低，只有600hv。并且堆焊施工过程中，热影响区域较深，导致加工过程中基体变形比较严重，对水冷壁管基体有损伤。

以上两种技术存在防磨层硬度低、易脱落、对水冷壁管基体损伤大等缺陷，不能有效的延长水冷壁管的使用寿命，无法应用于磨损情况严重的锅炉设备中，不能有效的解决因为磨损问题而导致的锅炉水冷壁管爆管停炉等问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种激光熔覆耐高温防磨水冷壁管，具有硬度高、冶金结合、稀释率低的优点，有效的延长了水冷壁管的使用寿命。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种激光熔覆耐高温防磨水冷壁管，包括：

水冷壁管本体；

耐高温防磨层，其为采用激光熔覆技术将陶瓷-金属复合材料熔覆在所述水冷壁管本体外壁上的熔覆层。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，所述耐高温防磨层在所述水冷壁管本体的外壁上呈密集的颗粒状分布。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，所述陶瓷-金属复合材料呈粉末状设置，以通过激光光束扫描后融化并熔覆在所述水冷壁管本体的外壁上。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，还包括：

挡板，其设置于所述水冷壁管本体向火的一侧上；所述挡板为呈网格状排布的镂空状设置，且所述挡板的网格密度以位于所述水冷壁管本体向火的一侧的正面点处最大而向所述正面点两侧逐渐减小的方式布置。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，所述挡板设置为与锅炉的燃烧室的内壁适配的弧形板。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，所述燃烧室的内壁上设置有连接杆，所述挡板通过所述连接杆可拆卸的连接于所述燃烧室的内壁。

优选的是，所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管中，所述水冷壁管本体为20g材质的钢管。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型通过激光熔覆技术将陶瓷-金属复合材料熔覆在水冷壁管的外壁上，使得水冷壁管表面具有表面抗氧化温度达到1200-1300度，且表面维氏硬度650-900hv，远远超出了现有采用堆焊技术形成的硬度仅有600hv的防磨层，使得水冷壁管的耐氧化温度和表面维氏硬度均有了显著的提高，有效的提高了水冷壁管抗磨损能力，延长了水冷壁管的使用寿命。

采用激光熔覆技术将合金材料熔覆在水冷壁管本体的外壁上，有效的利用了激光束聚集能量高的特点，使得水冷壁管本体的外壁部分融化，进而复合材料在激光束的扫描中形成与水冷壁管本体的外壁冶金结合的熔覆层，使得形成的耐高温防磨层结构更加致密，且与水冷壁管本体的结合更加紧密。

通过激光熔覆技术在水冷壁管本体上制备的耐高温防磨层一旦失效，可重复对耐高温防磨层进行修复，从而降低更换水冷壁管产生的成本。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管的正视结构图；

图2为本实用新型所述的激光熔覆耐高温防磨水冷壁管的侧视图；

图3为图2中a部分的放大图；

图4为本实用新型所述的水冷壁管和挡板的安装结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-4所示，本实用新型提供一种激光熔覆耐高温防磨水冷壁管，包括：水冷壁管本体1；

耐高温防磨层2，其为采用激光熔覆技术将陶瓷-金属复合材料熔覆在所述水冷壁管本体1外壁上的熔覆层。

在上述方案中，通过激光熔覆技术将陶瓷-金属复合材料熔覆在水冷壁管的外壁上，使得水冷壁管表面具有表面抗氧化温度达到1200-1300度，且表面维氏硬度650-900hv，远远超出了现有采用堆焊技术形成的硬度仅有600hv的防磨层，使得水冷壁管的耐氧化温度和表面维氏硬度均有了显著的提高，有效的提高了水冷壁管抗磨损能力，延长了水冷壁管的使用寿命。

采用激光熔覆技术将合金材料熔覆在水冷壁管本体的外壁上，有效的利用了激光束聚集能量高的特点，使得水冷壁管本体的外壁部分融化，进而复合材料在激光束的扫描中形成与水冷壁管本体的外壁冶金结合的熔覆层，使得形成的耐高温防磨层结构更加致密，且与水冷壁管本体的结合更加紧密。

通过激光熔覆技术在水冷壁管本体上制备的耐高温防磨层一旦失效，可重复对耐高温防磨层进行修复，从而降低更换水冷壁管产生的成本。

其中的陶瓷-金属复合材料是指陶瓷含量在总量中高于50vol％的金属陶瓷，而金属陶瓷是一种由金属或合金和一种或几种陶瓷相所组成的非均质的复合材料，其既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。

一个优选方案中，所述耐高温防磨层在所述水冷壁管本体1的外壁上呈密集的颗粒状分布。

一个优选方案中，所述陶瓷-金属复合材料呈粉末状设置，以通过激光光束扫描后融化并熔覆在所述水冷壁管本体的外壁上。

在上述方案中，通过设置陶瓷-金属复合材料粉末状，使得复合材料更易熔覆在水冷壁管本体上，且形成的耐高温防磨层更加致密。

一个优选方案中，还包括：

挡板3，其设置于所述水冷壁管本体1向火的一侧上；所述挡板3为呈网格状排布的镂空状设置，且所述挡板3的网格密度以位于所述水冷壁管本体1向火的一侧的正面点处最大而向所述正面点两侧逐渐减小的方式布置。

在上述方案中，通过挡板的设置进一步减少了燃料颗粒和飞灰在一、二次风的作用下对水冷壁管向火面的冲刷和磨蚀，且通过将挡板设置为镂空状，减少了挡板对水冷壁管本体辐射传热的影响。同时挡板的网格密度设置为以位于所述水冷壁管本体向火的一侧的正面点处最大而向所述正面点两侧逐渐减小的方式布置，不仅有效的降低了最易被腐蚀的水冷壁管向火面的中心，还进一步降低了挡板对水冷壁管本体辐射传热的影响。

一个优选方案中，所述挡板3设置为与锅炉的燃烧室4的内壁适配的弧形板。

在上述方案中，通过将挡板设置为与燃烧室内壁适配的弧形板，使得挡板对水冷壁管的保护作用更好，且减少了占用的燃烧室内的内部空间。

一个优选方案中，所述燃烧室4的内壁上设置有连接杆5，所述挡板3通过所述连接杆5可拆卸的连接于所述燃烧室4的内壁。

在上述方案中，通过连接杆的设置，能够方便挡板的安装，其中连接杆可以采用常见的直杆式设置，例如：连接杆的第一端固定焊接在燃烧室的内壁上，第二端向燃烧室的中心方向延伸，且第二端上设置螺纹，挡板可以两侧由连接杆的第二端插设在连接杆上，然后通过螺母与连接杆的旋接，使得挡板固定在连接杆上。

一个优选方案中，所述水冷壁管本体1为20g材质的钢管。

在上述方案中，20g材质的钢管是常见的用于制作水冷壁管本体的钢材。

所述激光熔覆耐高温防磨水冷壁管的加工过程如下：

1、表面打磨：对待加工的水冷壁管外表面进行打磨抛光处理，去除水冷壁管表面的锈蚀和氧化层；

2、画线：量取打磨抛光处理后水冷壁管的外径、长度、壁厚等尺寸，并对需要激光熔覆加工的区域进行画线；

3、激光熔覆：水冷壁管经过预处理之后进行激光熔覆加工，操作步骤如下：

(1)上粉：将通过干燥、筛分等预处理之后的合金粉末置于激光熔覆送粉装置的储料斗内，按照熔覆需要调整送粉口相对于激光焦点的位置和距离，设定单位时间内的送粉量；

(2)工件装夹：将经过表面打磨预处理之后的水冷壁管装夹于激光熔覆加工专用机床上，设定卡盘主轴转速及步进速度，调整光电控制模块，设定熔覆角度，例如设定为135度；

(4)激光熔覆加工：手动控制数控机台，使水冷壁管移动至激光熔覆位置，开启激光器，开启送粉装置，开启数控机台控制程序，进行激光熔覆加工。水冷壁管自身旋转的同时做步进运动，激光器在光电控制模块的控制下连续出光，送粉装置连续送粉，至预定加工结束位置后停止；

4、磨修：激光熔覆加工完毕后，对激光熔覆区域进行外观检查，针对一些搭接区域或熔覆质量不合格部位进行打磨处理，再开启设备对需要修补的部位进行激光熔覆。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。