如何用625镍合金焊丝激光堆焊 垃圾焚烧发电高温烟气换热面

如何用625镍合金焊丝激光堆焊垃圾焚烧发电
高温烟气换热面
垃圾焚烧炉由于焚烧垃圾产生高温腐蚀性极强的烟气（如含有氯离子等）。

这些烟气通过与受热面的换热实现烟气与水蒸汽的换热。

受热面往往受到严峻的烟气腐蚀。

为了解决腐蚀问题，受热面如水冷壁等采纳碳钢加外表面堆焊625合金的方式来实现即节约材料，又提升耐腐蚀力量的效果。

625合金需要具备很高的耐氯离子击穿的点腐蚀力量，耐硫及其燃烧后产物腐蚀的力量等综合性能。

625合金还需要避开生成碳化物，金属间化合物等，这会降低耐腐蚀性能。

为此需要超低碳含量，同时采纳多种微合金化元素来降低金属间化合物在凝固过程中的大量析出，降低全奥氏体焊缝的凝固热裂纹发生的可能。

传统上采纳电弧堆焊，现在也有采纳激光送粉堆焊的。

但是前者热输入量大，不得不采纳脉冲焊，CMT,STT等方式来降低焊接的热输入。

热输入大，即会引起工件的大变形（导致装配困难，甚至报废），也会引起母材较大的稀释，从而不得不堆焊更厚的金属比如3mm厚来应对。

而后者会导致粉末材料的利用率不足40%，且不适合3mm这样厚的涂层，通常它更适合1mm以下的应用。

采纳激光填丝堆焊会获得好的堆焊效果。

与电弧堆焊相比，效率更高，热输入更低，母材稀释率更低。

与激光送粉方式比较，材料利用率更高，不受作业厚度限制。

激光填丝焊接，选用1.0mm（或1.2mm焊丝），可以选择热丝电源对焊丝进行预热。

选择5000-20000瓦的激光功率。

激光器完全可以选择碟片的或光纤的固体激光器。

半导体激光器一般功率会低于10000瓦，且光束质量不如固体激光器，它更适合喷涂粉末的作业，由于可以设置很大的光斑。

而送丝作业不需要很大的光斑。

选择好激光器以后，将激光的焦点调整至0.2-0.7mm，照耀在焊丝的端点，焊丝的端点抵触在受热面的待堆焊表面（表面在堆焊前需要清理洁净，露出金属光泽）。

在侧向需要采纳氩气-氮气的混合气体进行爱护，即防熔化的金属与空气接触氧化严峻，又降低了大功率激光产生的等离子体影响。

等离子体的存在是必定现象，它将严峻降低激光的传输。

等离子的组成即有小到数十纳米的金属微粒，也有金属阳离子，气体阳离子，自由电子和气体原子。

当一切预备就绪时，开动激光器，激光的焦点首先照耀在焊丝端点，端点会在不到10毫秒的时间内熔化，此时掌握的好就会使得激光穿透焊丝照耀母材的能量微小化。

比如焦点位置上偏差3mm以上（此时需要考虑光束质量来计算）。

母材的熔化热量来源于熔化的焊丝，和透过焊丝而来的极少的能量，这样热量的来源不同于电弧焊，电弧焊哪怕是选用CMT，但是电弧仍旧作用于母材。

激光的功率密度（106w/cm2）高于电弧，单位时间内，焊丝和母材获得的热量多，而主要的热量被焊丝汲取。

电弧除了功率密度低以外，电弧的热量损失更多一些。

因此5000瓦的激光束，比5000瓦的电弧更能高效的利用热能。

这为更高速度的堆焊供应了前提条件。

比
如焊接同样一块1mm厚度的碳钢板，不填丝。

同样功率下，激光的速度是电弧焊接的2-10倍。

这意味着选用激光堆焊可以缩短一半以上的工期，生产效率大幅度提高。

激光更简单掌握母材获得的热量，进而影响母材的熔化深度，降低稀释率。

电弧堆焊通常将稀释率降低到10%已经很难。

而激光堆焊可以掌握在5%以下，甚至更低。

这意味着采纳激光堆焊时可以不必堆焊3mm的厚度，完全可以堆焊2mm以下。

假如每年的匀称腐蚀深度为0.1mm以下，依旧可以做到十几年内仅需检测而不需垃圾焚烧发电厂停机补焊，甚至是整体切割受热面报废或修理。

采纳激光堆焊每平方米可以节约堆焊用625合金约8-12公斤，节约费用约2000-4000元人民币。

激光送丝堆焊仍旧需要利用“匙孔”焊，而不是单一的传导焊。

只是掌握小孔的底端在母材上最浅（降低稀释率）。

电弧焊为了降低对母材的热输入，在焊接速度和熔深不变时，采纳的是焊丝震惊的方式，其目的是刚刚熔化成液体的焊丝熔滴脱离焊丝，它不会连续汲取电弧热量。

这样在低温态就过渡到焊接熔池，进而即有效的利用了热量，又降低了焊接热输入。

激光堆焊同样可以参比这一技术的应用效果。

可以依据检测到的等离子体光谱信号作为焊丝端头熔化态金属温度的信号，与焊丝震惊装置进行合并计算，最终输出焊丝合理的震惊频率。

激光填丝堆焊还需考虑摇摆作业，摇摆作业可以降低等离子体的影响，还可以提高工作效率，降低堆焊搭接量。

当高速度的堆焊不能满意成形要求时还可以尝试采纳30%He+2%CO2+0.1%O2+Ar以氩氦为主的多元混合气体的方式来转变成形性（由于气体将影响液态
金属的润湿角和铺展）。

这样的激光填丝堆焊将大大降低工件的变形量，改善堆焊成形性。

受热面有时尺寸巨大，一旦发生较大变形，需要用机械或者火焰的方式矫正，特别简单而且需要阅历和技巧以及大型的工具。

否则假如将变了形的工件装配到发电站的机组上，那么锅炉内部的接口处只能强行组对。

而强行组对焊接后，带来特别大的内应力，即简单导致应力腐蚀，又降低了材料的许用应力裕度（静载荷，疲惫载荷，蠕变载荷都会降低）。

综上所述：625丝极激光堆焊在焊材节约，焊材利用率，生产效率，工件变形掌握等方面，大大优于以往的传统方法，而且提高了垃圾焚烧发电机组的运行平安。

垃圾焚烧炉由于焚烧垃圾产生高温腐蚀性极强的烟气（如含有氯离子等）。

这些烟气通过与受热面的换热实现烟气与水蒸汽的换热。

受热面往往受到严峻的烟气腐蚀。

为了解决腐蚀问题，受热面如水冷壁等采纳碳钢加外表面堆焊625合金的方式来实现即节约材料，又提升耐腐蚀力量的效果。

625合金需要具备很高的耐氯离子击穿的点腐蚀力量，耐硫及其燃烧后产物腐蚀的力量等综合性能。

625合金还需要避开生成碳化物，金属间化合物等，这会降低耐
腐蚀性能。

为此需要超低碳含量，同时采纳多种微合金化元素来降低金属间化合物在凝固过程中的大量析出，降低全奥氏体焊缝的凝固热裂纹发生的可能。

传统上采纳电弧堆焊，现在也有采纳激光送粉堆焊的。

但是前者热输入量大，不得不采纳脉冲焊，CMT,STT等方式来降低焊接的热输入。

热输入大，即会引起工件的大变形（导致装配困难，甚至报废），也会引起母材较大的稀释，从而不得不堆焊更厚的金属比如3mm厚来应对。

而后者会导致粉末材料的利用率不足40%，且不适合3mm这样厚的涂层，通常它更适合1mm以下的应用。

采纳激光填丝堆焊会获得好的堆焊效果。

与电弧堆焊相比，效率更高，热输入更低，母材稀释率更低。

与激光送粉方式比较，材料利用率更高，不受作业厚度限制。

激光填丝焊接，选用1.0mm（或1.2mm焊丝），可以选择热丝电源对焊丝进行预热。

选择5000-20000瓦的激光功率。

激光器完全可以选择碟片的或光纤的固体激光器。

半导体激光器一般功率会低于10000瓦，且光束质量不如固体激光器，它更适合喷涂粉末的作业，由于可以设置很大的光斑。

而送丝作业不需要很大的光斑。

选择好激光器以后，将激光的焦点调整至0.2-0.7mm，照耀在焊丝的端点，焊丝的端点抵触在受热面的待堆焊表面（表面在堆焊前需要清理洁净，露出金属光泽）。

在侧向需要采纳氩气-氮气的混合气体进行爱护，即防熔化的金属与空气接触氧化严峻，又降低了大功率激光产生的等离
子体影响。

等离子体的存在是必定现象，它将严峻降低激光的传输。

等离子的组成即有小到数十纳米的金属微粒，也有金属阳离子，气体阳离子，自由电子和气体原子。

当一切预备就绪时，开动激光器，激光的焦点首先照耀在焊丝端点，端点会在不到10毫秒的时间内熔化，此时掌握的好就会使得激光穿透焊丝照耀母材的能量微小化。

比如焦点位置上偏差3mm以上（此时需要考虑光束质量来计算）。

母材的熔化热量来源于熔化的焊丝，和透过焊丝而来的极少的能量，这样热量的来源不同于电弧焊，电弧焊哪怕是选用CMT，但是电弧仍旧作用于母材。

激光的功率密度（106w/cm2）高于电弧，单位时间内，焊丝和母材获得的热量多，而主要的热量被焊丝汲取。

电弧除了功率密度低以外，电弧的热量损失更多一些。

因此5000瓦的激光束，比5000瓦的电弧更能高效的利用热能。

这为更高速度的堆焊供应了前提条件。

比如焊接同样一块1mm厚度的碳钢板，不填丝。

同样功率下，激光的速度是电弧焊接的2-10倍。

这意味着选用激光堆焊可以缩短一半以上的工期，生产效率大幅度提高。

激光更简单掌握母材获得的热量，进而影响母材的熔化深度，降低稀释率。

电弧堆焊通常将稀释率降低到10%已经很难。

而激光堆焊可以掌握在5%以下，甚至更低。

这意味着采纳激光堆焊时可以不必堆焊3mm的厚度，完全可以堆焊2mm以下。

假如每年的匀称腐蚀深度为0.1mm以下，依旧可以做到十几年内仅需检测而不需垃圾焚烧发电厂停机补焊，甚至是整体切割受热面报废或修理。

采纳激光堆焊每平方
米可以节约堆焊用625合金约8-12公斤，节约费用约2000-4000元人民币。

激光送丝堆焊仍旧需要利用“匙孔”焊，而不是单一的传导焊。

只是掌握小孔的底端在母材上最浅（降低稀释率）。

电弧焊为了降低对母材的热输入，在焊接速度和熔深不变时，采纳的是焊丝震惊的方式，其目的是刚刚熔化成液体的焊丝熔滴脱离焊丝，它不会连续汲取电弧热量。

这样在低温态就过渡到焊接熔池，进而即有效的利用了热量，又降低了焊接热输入。

激光堆焊同样可以参比这一技术的应用效果。

可以依据检测到的等离子体光谱信号作为焊丝端头熔化态金属温度的信号，与焊丝震惊装置进行合并计算，最终输出焊丝合理的震惊频率。

激光填丝堆焊还需考虑摇摆作业，摇摆作业可以降低等离子体的影响，还可以提高工作效率，降低堆焊搭接量。

当高速度的堆焊不能满意成形要求时还可以尝试采纳30%He+2%CO2+0.1%O2+Ar以氩氦为主的多元混合气体的方式来转变成形性（由于气体将影响液态金属的润湿角和铺展）。

这样的激光填丝堆焊将大大降低工件的变形量，改善堆焊成形性。

受热面有时尺寸巨大，一旦发生较大变形，需要用机械或者火焰的方式矫正，特别简单而且需要阅历和技巧以及大型的工具。

否则假如将变了形的工件装配到发电站的机组上，那么锅炉内部的接口处只能强行组对。

而强行组对焊接后，带来特别大的内应力，即简单导致应力腐蚀，又降低了材料的许用应力裕度（静载荷，疲惫载荷，蠕变载荷都会降低）。

综上所述：625丝极激光堆焊在焊材节约，焊材利用率，生产效率，工件变形掌握等方面，大大优于以往的传统方法，而且提高了垃圾焚烧发电机组的运行平安。