技术领域：
[0001] 本
发明涉及一种
锅炉设备的失效部件修复方法，特别是涉及一种采用激光熔覆 修复循环硫化床水冷壁的方法，属于IPC国际
专利分类表中的C23C24/10(2006.01)I技术 领域。背景技术：
[0002] 石油化工用循环硫化床的水冷壁，所处
位置在
燃烧室下部四周；由于长期在高 温下工作及
燃料和飞灰在一，二次
风的作用下对管道外壁的磨损，以及硫的
腐蚀，常常 造成水冷壁在工作过程中造成漏水，迫使锅炉停产，对用户经济造成损失，对生产计划 造成影响。
[0003] 为了延长水冷壁的使用寿命，现阶段常常采用的在水冷壁管壁上采用
喷涂来防 止磨损和腐蚀。主要机理是涂层在高温下会生成致密、坚硬、化学
稳定性更高的
氧化 层，这个氧化层与基体的结合很牢固；涂层的硬度比基体的硬度更大，但缺点是在工作 过程中喷涂层会脱落而使保护失效。还有一种方法是在水冷壁表面堆焊高硬度堆焊层， 优点是不会因为局部焊层脱落而失效，缺点是大面积堆焊由于热影响很大往往会造成水 冷壁
变形影响安装。
[0004] 因此，选择适当的石油化工用循环硫化床的水冷壁修复方法，保证修复后水冷 壁热变形小、涂层与基材
冶金结合好是当前亟待解决的课题。
[0005] 激光熔覆修复技术作为一种先进的再制造技术，近年来得到了迅速推广和广泛 应用。
[0006] 激光熔覆成型技术利用高
能量激光束聚集能量极高的特点，瞬间将在基材表面 预置或与激光同步自动送置的、具有特殊物理、化学或
力学性能的
合金粉末完全
熔化， 同时基材部分熔化，形成一种新的复合
型材料，激光束扫描后快速
凝固，获得与基体冶 金结合的致密覆层，以达到恢复几何尺寸和表面强化的目的。
[0007]目前，关于利用激光熔覆工艺进行设备部件修复的专利和报道很多：例如，
[0008] 公开号为CNl01109083的中国发明专利
申请给出的《
发动机曲轴激光熔覆 修复工艺》，是按以下步骤进行：A.在室温对曲轴表面进行除油除锈处理；B.选用 DL-HL-T10000型CO2
激光器，
工作台为数控机床，利用激光器自动送粉装置把
铁基或 镍基自熔合金粉末送入熔池，在曲轴表面进行激光熔覆修复和强化；工艺参数为：熔覆 功率P= 1000W〜10000W ；光斑直径D = 2mm〜20mm ；扫描速度V = 200〜2000mm/ min ；搭接率20〜40%。
[0009] 公开号为CN101204757的中国发明专利申请给出的《一种薄壁圆筒件的激光 熔覆工艺》，其工艺参数是：熔池尺寸直径为2〜5mm、扫描速度是15〜40mm/S，功 率：2000〜5000W;按螺旋线进行熔覆；其特征在于：每条螺旋线的始点按圆周分区交 替进行，区域顺序保持尽量大的夹
角。
[0010] 公开号为CN101100746的中国发明专利申请给出的《渗
碳类重载齿类件
齿面激光熔覆粉末材料及修复方法》，该粉末材料包括以下
质量百分数的物质：0.80-1.10% C, 7.50-9.00% Mn, 0.90-1.30% Cr, 0.20-0.35% Mo, 2.00-3.50% B, 2.50-3.50% Si,杂 MP<0.06%, S <0.04%,其余未Fe;粉末粒度为-140目〜+260目。激光熔覆单位时间作用能量
密度为1.0X108W/m2〜109W/m2。
[0011]
现有技术给出的上述技术方案虽能利用激光熔覆工艺对部分设备部件进行修 复，并通过配制适当的熔覆材料克服了激光熔层存在的裂纹、气孔和微观结构不均勻性 的问题，取得一定的技术效果。但对其他特定的设备部件，尤其是在像水冷壁的特殊结 构（就是把许多根鳍片管沿纵向依次的
焊接起来，组成一个整
块的水冷壁受热面面积约 为10mX2m，整个面为半圆弧组成的波浪面，熔覆时必须保证光斑垂直照射在熔覆面上 即熔覆工作区一直在水冷壁管顶部），现有的激光熔覆工艺已不能适应该项目的应用。
[0012] 经本
申请人检索查证：国内尚无先例，国外也没有见到相关报道，寻找出适当 的采用激光熔覆的方式修复石油化工用循环硫化床的水冷壁，仍需所属领域的技术人员 进一步作出创造性的研究工作。发明内容：
[0013] 本发明的目的在于针对现有技术对水冷壁损伤失效修复难的课题，通过反复研 究改进，给出了一种采用激光熔覆的方式修复循环硫化床水冷壁的方法，该修复方法采 用激光熔覆工艺在水冷壁表面熔覆一层耐磨耐腐蚀涂层，由于激光熔覆是采用高能量激 光束瞬间照射基材表面使熔覆材料与基材表面微熔而冶金结合，热影响非常小而且激光 熔覆层与基材为冶金结合，不会出现脱落的情况。
[0014] 本发明给出的技术方案是：这种采用激光熔覆修复循环硫化床水冷壁的方法， 包括有表面打磨、激光熔覆、磨修、检测步骤，其特点是：
[0015] 1.在激光熔覆过程中，以待修复循环硫化床水冷壁的一个圆弧面为一个熔覆区 来进行熔覆作业，即先用工装卡住该待修复循环硫化床水冷壁的一个圆弧面所在的管子 以保证该管的平面度，熔覆一条后旋转工装再进行下一条熔覆，通过光头的往复运动和 不断旋转管来完成整个圆弧面的熔覆，然后再用相同方法进行待修复循环硫化床水冷壁 的下一个圆弧面的熔覆；其中所述的工装是：将原数控加工机的两侧顶尖换成直径略小 于水冷壁管内径的空心圆柱，装卡时两侧圆柱顶入需熔覆的水冷壁管内，这样就保证了 该管的平面度，两侧圆柱两侧都装有可调节卡具，用以卡住水冷壁使其能随加工机一起 转动，圆柱的空心为连接水冷壁管内部冷却气体所用；
[0016] 2.在激光熔覆过程中，激光束沿着水冷壁纵向在圆弧面顶部来回运动，以 光斑直径为4mm的光斑扫描
辐射，激光束功率为6000-10000W，激光熔覆层厚度为 0.5-0.7mm ；
[0017] 3.在激光熔覆过程中，熔覆区所在水冷壁管内部通高压空气进行冷却，及时带 走残余热量，更加有效减小热影响；
[0018] 4.激光熔覆送粉：激光熔覆水冷壁管用钴基合金粉末的化学成分（重量计）： C ： 1.0 ~ 1.6%, Cr: 28 〜34%，Ni: 2 〜5%，W ： 3 〜8%，Mn: 0.2 〜0.5%，Si: 1.0 ~ 1.4%, B ： 0.02 ~ 0.06%, Zr: 0.05 〜0.10，Ce: 0.02 ~ 0.06%, Co:余量；以重力送粉的方式依靠粉末自身的
动能直接送入熔池，这样既可以简化工艺又可以提高粉末利用率，且对比送粉器同步送粉粉末利用率大大提高，又不存在直吹熔池的气体而形 成能量损失降低熔覆效率。
[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：适应性强、操作简便、热变形小、涂 层与基材冶金结合。具体实施方式：
[0021] 工艺步骤如下：
[0022] 1、熔覆前检测并记录
[0023] 2、熔覆前将需要熔覆的面吹砂打磨，将氧化层清除干净
[0024] 3、激光熔覆：
[0025] A、熔覆前用工装将水冷壁压紧，防止在熔覆过程中出现移动，其中所述工装 是：将原数控加工机的两侧顶尖换成直径略小于水冷壁管内径的空心圆柱，装卡时两 侧圆柱顶入需熔覆的水冷壁管内保证该管的平面度，两侧圆柱两侧都装有可调节卡具， 用以卡住水冷壁使其能随加工机一起转动，圆柱的空心为连接水冷壁管内部冷却气体所 用；
[0026] B、熔覆时工艺参数为：熔池尺寸直径约4mm，深度约0.07mm，加热时间为 0.02s,激光功率为8500W左右，激光扫描速度为30mm/S起光前先给待熔覆管内部通高 压干燥空气；
[0027] C、激光熔覆水冷壁管用钴基合金粉末，化学成分（重量计）：C: 1.0〜1.6%; Cr: 28 〜34%; Ni: 2 — 5%； W ： 3 ~ 8% ； Mn: 0.2 ~ 0.5%； Si: 1.0 〜1.4%; B ： 0.02 〜0.06% ； Zr ： 0.05 〜0.10 ； Ce ： 0.02 〜0.06% ； Co ：余量。
[0028] 4、熔覆后对熔覆面进行吹砂打磨，表面高点用角磨打平
[0029] 5、熔覆后检测并记录，不允许有裂纹、气孔、夹杂等
缺陷。
