[發明專利]奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝及其裝置

無效

• 申請號: 200810032964.9
• 申請日: 2008-01-23
• 公開（公告）號: CN101265513A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 陶貴鈞;馬耀根
• 申請（專利權）人: 上海新亞欣科技有限公司
• 主分類號: C21D7/06
• 分類號: C21D7/06
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及一種奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝及其裝置，尤指火力發電用超臨界和超超臨界壓力鍋爐過熱器、再熱器等高溫段奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁抗高溫蒸汽氧化腐蝕的噴丸強化工藝及其裝置。

背景技術

我國火電發電已經進入超臨界和超超臨界壓力的發展時代，電站鍋爐的蒸汽出口壓力已達28MPa，蒸汽出口溫度高達605℃，在如此高的參數下，鍋爐受熱面管系高溫段通常使用18Cr-8Ni型的TP304H、TP321H、TP347H等奧氏體不銹耐熱鋼管的內壁面臨著高溫蒸汽氧化腐蝕的威脅。

為了防止18Cr-8Ni奧氏體不銹耐熱鋼管內壁的高溫蒸汽氧化腐蝕，現時，本發明人發明的“奧氏體不銹耐熱無縫噴丸鋼管”使超臨界和超超臨界鍋爐受熱面管系設計選用18Cr-8Ni奧氏體不銹耐熱“噴丸鋼管”成為可能，這種“噴丸鋼管”是在鋼管內壁實施噴丸強化加工，使其內壁表層獲得組織和應力強化，用以提高18Cr-8Ni奧氏體不銹耐熱鋼管抗高溫蒸汽氧化的性能。

為了使鋼管內壁噴丸強化達到預期效果，需要有特定的噴丸強化工藝以及為實現噴丸強化工藝和適應工業化生產為目的的噴丸裝置。但是，國內仍沒有任何加工工藝或是適當的裝置能夠對奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁進行強化加工。為了實現鋼管內壁噴丸強化加工，可借鑒的技術是用于清除金屬表面氧化皮污垢或涂裝前的表面預處理的噴丸工藝和設備，但是，利用該方法既不能在鋼管內壁表層形成硬化層，也不能達到預期的抗高溫蒸汽氧化腐蝕的效果，具體而言，其存在如下缺陷：

1.氣源壓力低，P≤0.8MPa，沒有足夠的氣源能量射擊鋼管內壁生成硬化層；

2.噴嘴是散射結構，不能集聚足夠氣流能量射擊鋼管內壁；

3.噴桿為壓力軟管，既不能保證噴嘴對中360°均勻散射，也不能保證噴嘴沿長度方向勻速、可調行進；

4.如要實現工藝自動化需配置復雜噴槍對中旋轉機構，并且長度只限于2M以內；

5.依該工藝及其裝置作業時，操作工與噴丸工作室同處一室，且開放式回收鋼丸具結構性缺陷，從而，不僅鋼丸不能全數回收循環使用，而且鋼丸及其粉塵給操作工的健康會帶來極大傷害。

由此可見，將金屬材料表面清理的噴丸工藝及其設備用于鋼管內壁強化，不能形成達到主要技術指標的抗高溫蒸汽氧化腐蝕的硬化層。

發明內容

本發明是在金屬材料表面清理噴丸技術基礎上自主創新的技術研發成功的，因為金屬材料表面清理噴丸技術存在著前述先天性的設計缺陷，既不能達到噴丸鋼管的技術要求，也不能出現硬化層，故而無法運用在無縫鋼管內壁噴丸強化工藝上；本發明人乃針對無縫鋼管內壁噴丸強化工藝所需的條件進行研究，經過大量的噴丸實證試驗，發展出了本發明的適應工業化生產的奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝及其裝置。

本發明的主要目的為提供一種奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝及其裝置，旨在通過此工藝及其裝置，使鋼管內壁硬化層的層深不小于75μm，在離鋼管內表面60μm硬化層的硬度不小于280HV或與基體相比較硬度差不小于100HV，以提高上述鋼管內壁抗高溫蒸汽氧化腐蝕的性能。

為達到上述目的，本發明的奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝是鋼丸以高壓空氣為載體形成丸氣混合流，經噴槍增速霧化對鋼管內壁射擊，以使鋼管內壁表層達到組織和應力強化的目的；其中該鋼丸是材料為18Cr-8Ni，直徑為0.3mm≤D≤0.6mm的球鋼丸，其硬度≥45HRc，噴槍的噴丸壓力P≥1.0MPa。

前述的奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化工藝，其噴丸系統對鋼管內壁進行噴丸強化時的噴槍加工移動速度v≤0.75M/min。

本發明的奧氏體不銹耐熱無縫鋼管內壁噴丸強化裝置包括一移動式噴丸機、與移動式噴丸機連接的噴槍、兩個鋼丸回收倉、一設于兩鋼丸回收倉之間的工位座、一位于鋼丸回收倉下方的輸送帶、一與輸送帶末端相連的鋼丸提升機、一與鋼丸提升機連接的篩選器。

工件是架設在兩鋼丸回收倉之間的工位座上，鋼丸由兩鋼丸回收倉引入輸送帶，經提升機及篩選器灌入噴丸機與氣源充分混合，并以高壓氣源為載體，經噴槍加速和霧化對受噴鋼管內壁實施噴丸強化加工。由噴槍噴出的鋼丸經兩鋼丸回收倉引入輸送帶而源源不斷可循環地供噴丸作業使用。此外，上述裝置的移動式噴丸機安置于一小車平臺上而可沿鋼管長度方向移動。

所述噴丸機裝有4支噴槍，其容積達1.5M³，一次裝丸量達7噸，可供至少5次噴丸作業。