CN109940310A

CN109940310A - 锅炉用堆焊合金材料

Info

Publication number: CN109940310A
Application number: CN201910235231.3A
Authority: CN
Inventors: 郭余庆; 王军; 施吉祥; 郭国庆; 戴春浩; 陆建军; 张凤; 高飞
Original assignee: JIANGSU NENGJIAN ELECTROMECHANICAL INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: JIANGSU NENGJIAN ELECTROMECHANICAL INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本案涉及一种锅炉用堆焊合金材料，包括钼钛合金粉4～8份、硅锰合金粉1～2份、石墨粉0.2～2份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2～4份、碳化钨粉5～8份、高碳铬铁40～50份、矿粉8～10份、铌粉1～2份及镍粉1～2份，余量为雾化铁粉；本发明选用不同的原料粒度合理级配，提高了锅炉用堆焊合金材料成型后材料的均匀性和密度，有利于减少堆焊合金材料的持气量，防止或减少堆焊时微小气孔的产生；氧化铈和碱式氯化镁晶须的加入有利于减少堆焊时大颗粒金属晶体的产生，促进细小金属晶体的均匀产生,提高硬度和耐磨性，采用本发明材料堆焊后宏观硬度最高可达HRC60以上，合金层裂纹较少或无裂纹，且不易脱落。

Description

锅炉用堆焊合金材料

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种锅炉用堆焊合金材料。

背景技术

磨损是材料损伤的三大原因之一，在冶金、机械和电力等行业中，设备上的一些关键部件大多数长期处在带有冲击磨损情况下工作，工件的耐磨性已经成为决定其使用寿命的主要因素之一。这些耐磨件主要与矿物和砂粒相冲击和摩擦，根据耐磨部件在工作过程中受到的磨损可以将其归类为磨料磨损，这种磨损类型在工业中大概占到50％以上，例如，破碎机齿板、锤头、打击板；球磨机衬板、磨球；刮板机的中板等都是在尖锐和坚硬的磨料作用下产生犁削、碾压和裂纹而逐渐剥落，直至零件磨穿或者由于裂纹扩展而断裂。

在冶金和电力行业中，通常要用到高温锅炉，在锅炉使用中，由于锅炉的内壁及锅炉内置装备在长期处于高温下，锅炉炉膛内的气流中所夹带的固体颗粒对锅炉的内壁及锅炉内置装备进行冲击，长期使用会造成较大的磨损；另外，作为燃料的煤中含有的硫等腐蚀性元素也会对锅炉造成腐蚀性损伤，损伤的锅炉如不及时维护，会造成爆管等事故，严重时甚至可能导致锅炉***。

在锅炉内壁、锅炉内置装备表面堆焊耐磨防腐材料，是提高工件使用寿命、对锅炉进行修补维护的有效方法。

就目前堆焊材料的研究状况来看，能用于锅炉堆焊修复的耐高温腐蚀、高硬度、高温耐磨性堆焊合金可使用高铬铸铁型合金系，由于其硬面层含有大量的共晶碳化物M7C3、M23C6从而能够得到很高的硬度，可以抵抗来自锅炉内部固体燃料颗粒的冲击，但高铬铸铁型合金的韧性较差，耐高温腐蚀性一般，在频繁停炉、低温固体燃料颗粒冲击下会产生裂纹，综合性能不佳。

有鉴于此，有必要提出一种适用于锅炉的，能在高温下耐腐蚀、耐固体小微颗粒冲击磨损的堆焊合金材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种成型后密度较大，持气量小的锅炉用堆焊合金材料。

本发明的另一个目的是提供一种能在高温下耐腐蚀和粉尘冲刷的锅炉用堆焊合金材料。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种锅炉用堆焊合金材料，包括钼钛合金粉4～8份、硅锰合金粉1～2份、石墨粉0.2～2份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2～4份、碳化钨粉5～8份、高碳铬铁40～50份、矿粉8～10份、铌粉1～2份及镍粉1～2份，余量为雾化铁粉；

优选的是，所述各粉末状原料中，粒径100μm以上占25～30%，粒径40μm～100μm的占45～50%，粒径小于40μm的占20～30%。

优选的是，所述粒径小于1μm的不超过5%。

优选的是，所述矿粉包括人造锆石粉20～30wt%、萤石粉30～40wt%、大理石粉30～50wt%。

优选的是，所述钼钛合金粉为Mo-0.5Ti合金。

优选的是，所述雾化铁粉为水雾化铁粉。

将钼钛合金粉4～8份、硅锰合金粉1～2份、石墨粉0.2～2份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2～4份、碳化钨粉5～8份、高碳铬铁40～50份、矿粉8～10份、铌粉1～2份及镍粉1～2份，余量为雾化铁粉的原料，按比例充分混合均匀，80～100℃条件下烘干0.5～1h，置于模具中辊压成型，升温至 200～300℃条件下保温3-4h，再次辊压后冷却。

所述辊压成型的压力不小于50kg/cm³。较高的辊压成型压力有助于提高堆焊合金材料的压实度，提高堆焊时的堆焊层质量。

本发明的锅炉用堆焊合金材料，至少具有以下优点：

1.选用不同的原料粒度合理级配，提高了锅炉用堆焊合金材料成型后材料的均匀性和密度，有利于减少堆焊合金材料的持气量，防止或减少堆焊时微小气孔的产生。

2. 氧化铈和碱式氯化镁晶须的加入有利于减少堆焊时大颗粒金属晶体的产生，促进细小金属晶体的均匀产生,提高硬度和耐磨性，采用本发明材料堆焊后宏观硬度最高可达HRC60以上，合金层裂纹较少或无裂纹，且不易脱落。

3. 钼钛合金的加入有利于提高堆焊材料在高温下的耐腐蚀性和韧性。

4. 根据锅炉内高温下长期、大量微小固体颗粒冲击的特点，加入人造锆石粉，有利于降低堆焊材料表面摩擦系数，提高堆焊材料耐高温下粉尘冲刷的性能。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明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。

实施例1

一种锅炉用堆焊合金材料，包括钼钛合金粉4份、硅锰合金粉2份、石墨粉1份、氧化铈0.4份、碱式氯化镁晶须2份、碳化钨粉8份、高碳铬铁50份、矿粉8份、铌粉1份及镍粉2份，余量为雾化铁粉及不可避免的杂质；

所述各粉末状原料中，粒径100μm以上占25～30%，粒径40μm～100μm的占45～50%，粒径小于40μm的占20～30%。其中，碳化钨粉的粒度最大不得超过500μm，碱式氯化镁晶须的粒度最大不得超过150μm，矿粉应过140目以上筛。

所述粒径小于1μm的不超过5%。过细的原料容易在成型时在原料的下层聚集，从而导致原料不均匀。

所述矿粉包括人造锆石粉20wt%、萤石粉40wt%、大理石粉40wt%。

所述钼钛合金粉为Mo-0.5Ti合金。Mo-0.5Ti合金综合性能较好，应用于本发明的堆焊合金材料中能发挥较好的耐腐蚀性、增韧性以及较好的抗冲击强度。

所述雾化铁粉为水雾化铁粉。水雾化铁粉利于辊压成型，提高在堆焊合金材料融化时的均匀性。

实施例2

一种锅炉用堆焊合金材料，包括钼钛合金粉8份、硅锰合金粉2份、石墨粉0.5份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2份、碳化钨粉6份、高碳铬铁45份、矿粉10份、铌粉2份及镍粉1份，余量为雾化铁粉；

所述各粉末状原料中，粒径100μm以上占25～30%，粒径40μm～100μm的占45～50%，粒径小于40μm的占20～30%；所述粒径小于1μm的不超过5%。

所述矿粉包括人造锆石粉30wt%、萤石粉40wt%、大理石粉30wt%。

所述钼钛合金粉为Mo-0.5Ti合金。

实施例3

一种锅炉用堆焊合金材料的制备方法，将钼钛合金粉6份、硅锰合金粉2份、石墨粉0.5份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2份、碳化钨粉8份、高碳铬铁45份、矿粉10份、铌粉2份及镍粉1份，余量为雾化铁粉，余量为雾化铁粉的原料，按比例充分混合均匀，80～100℃条件下烘干0.5～1h，置于模具中辊压成型，升温至 200～300℃条件下保温3-4h，再次辊压后冷却。

所述辊压成型的压力不小于50kg/cm³。

辊压成型时，应反复辊压，辊压次数不少于3次。经过多次辊压成型，冷却后堆焊合金材料的压实度可达99.5%以上。

实施例4

在实施例1的基础上，采用单一变量法，以矿粉中人造锆石粉的含量为单一变量，在锅炉内壁进行堆焊操作，并进行耐磨性试验，所得结果如下：

人造锆石粉含量（wt%）	0	5	10	20	25	30
							洛氏硬度HRC	46.2	48.9	50.1	52.9	53.6	53.7
摩擦系数	0.772	0.722	0.694	0.643	0.626	0.613

实施例5

在实施例1的基础上，采用氩气流量为18L/min，焊接电流为120A，焊接电压为16V，焊接速度为50mm/min的堆焊方法对约50cm2，深约3mm的省煤器表面损伤进行堆焊操作，完成后以X射线探伤仪测试，焊缝结合处无暗伤或者裂纹，焊缝接合处与工件性能存±3％的强度误差，熔池周边无明显应力残余。

实施例6

经多次试验，同组分条件下，采用级配方法进行原料粒径配比的锅炉用堆焊合金材料比未经合理配比的堆焊合金材料密度一般能高出2%以上；堆焊后，采用级配方法进行原料粒径配比的锅炉用堆焊合金材料比未经合理配比的堆焊合金材料的暗伤或者裂纹发生率低3%以上。

尽管本发明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发明的领域，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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims

1.一种锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，包括钼钛合金粉4～8份、硅锰合金粉1～2份、石墨粉0.2～2份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2～4份、碳化钨粉5～8份、高碳铬铁40～50份、矿粉8～10份、铌粉1～2份及镍粉1～2份，余量为雾化铁粉；

所述矿粉中含有人造锆石粉。

2.如权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，所述各粉末状材料中，粒径100μm以上占25～30%，粒径40μm～100μm的占45～50%，粒径小于40μm的占20～30%。

3.如权利要求2所述的锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，所述粒径小于1μm的不超过5%。

4.如权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，所述矿粉包括人造锆石粉20～30wt%、萤石粉30～40wt%、大理石粉30～50wt%。

5.如权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，所述钼钛合金粉为Mo-0.5Ti合金。

6.如权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料，其特征在于，所述雾化铁粉为水雾化铁粉。

7.一种权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料的制备方法，其特征在于，将钼钛合金粉4～8份、硅锰合金粉1～2份、石墨粉0.2～2份、氧化铈0.2～1份、碱式氯化镁晶须2～4份、碳化钨粉5～8份、高碳铬铁40～50份、矿粉8～10份、铌粉1～2份及镍粉1～2份，余量为雾化铁粉的原料，按比例充分混合均匀，80～100℃条件下烘干0.5～1h，置于模具中辊压成型，升温至 200～300℃条件下保温3-4h，再次辊压后冷却。

8.如权利要求1所述的锅炉用堆焊合金材料的制备方法，其特征在于，所述辊压成型的压力不小于50kg/cm³。