[發明專利]用于激光熔覆的鐵鎳鉻鉬基粉末材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210283222.X
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102773473A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 劉宗德;劉再德;李建平;王永田;李新芷;任威宇;鐘成圓
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;河北瑞馳偉業科技有限公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;C23C24/10
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于表面工程技術領域，特別是提供了一種用于激光熔覆的鐵鎳鉻鉬基粉末材料及其制備方法。

背景技術

攪拌器、漿液循環泵是火電廠脫硫系統中的關鍵設備之一，其磨損與腐蝕問題是影響脫硫系統安全經濟運行的重要原因。

攪拌器由攪拌機構、軸和配備驅動電機的驅動系統組成，攪拌器一般采用三葉螺旋槳葉片，葉片材料為不銹鋼。安裝攪拌器的作用為：（1）防止固體顆粒在漿液池中沉淀，確保漿液能夠均勻地輸送到下一個工藝流程中去；（2）強化氧化空氣的擴散，促進亞硫酸鈣的氧化、石膏晶體的成長和石灰石的溶解。

吸收塔漿液呈酸性,漿液中既含有CaCO₃等固體顆粒，又含有大量腐蝕性強的氯離子，其濃度可達1-2%。因此，引起攪拌器輪轂、葉片失效的原因為磨損與腐蝕。隨著攪拌器葉片磨損、腐蝕程度的增加，會引起漿液攪拌不均勻，造成固體顆粒在罐底局部沉積和泵入口處沉積等問題；該問題將引起漿液循環泵磨損加劇。攪拌器輪轂一般采用耐蝕性好的1.4529合金或其它耐蝕合金。由于攪拌器葉輪的轉速較高，要求葉片材料具有比輪轂材料更高的耐磨耐蝕性。

漿液循環泵屬于大流量的離心泵,用于循環吸收塔內的漿液。吸收塔內的漿液是固液雙相流介質,漿液中的固體成分為石灰石和石膏,重量濃度一般在20%左右。根據機組裝機容量及燃煤含硫量不同，脫硫吸收塔漿液循環流量通常在4000~12000m³／h之間，揚程在16-30m之間。在煙氣脫硫裝量中，漿液循環泵的電耗占整個脫硫島電耗的三分之一以上，因此，大流量、高效率是對該泵的技術要求。煙氣在循環吸收過程會形成硫酸、鹽酸等酸性混合物,并隨著循環時間的延長逐步富集,漿液的氯離子濃度含量在20000-60000?mg/L范圍?,pH值一般在4.5-6之間。漿液循環泵在上述含固腐蝕性高速流動的復雜介質中工作,其過流部件材料的腐蝕與磨損問題尤為突出。磨損與腐蝕將造成泵效率不斷降低和振動等問題，因此，漿液循環泵過流部件材料的耐蝕耐磨性能是決定該泵使用壽命和能耗的重要指標。漿液循環泵葉片任意點的圓周速度與轉速及直徑成正比，因而在葉輪外徑處速度達到最大，使漿液中的顆粒與葉片的磨損加劇，從而導致在相應位置磨損最為嚴重。國際上用于漿液循環泵過流部件的耐蝕耐磨技術有兩種，其一是采用鑄鐵外殼，內襯橡膠技術，即襯膠泵；另一種是采用耐蝕耐磨合金制造泵過流部件，即合金泵。采用合金泵的制造成本較高，但泵裝置運行可靠性和壽命優于襯膠泵。

漿液循環泵部件材料通常采用高鉻耐蝕耐磨合金和雙相不銹鋼，分別為F30%CrMo(企業牌號Cr30)和Z3CNUD2605M(企業牌號2605)。針對煙氣脫硫漿液氯離子含量高的特點，國內外廠家在Cr30的原有成分基礎上加入了適量Ni和Cu元素，提高了其抗氯離子腐蝕的性能，改進后材料的企業代號為Cr30A，Cr30A用于制造漿液泵中旋轉件葉輪及與其配合的前后護板等零件，其顯微組織為奧氏體+碳化物+少量鐵素體、顯微硬度在450-560HV范圍。盡管上述材料具有較好的耐磨耐蝕性，但其耐磨耐蝕性仍不能滿足火電廠長壽命高效運行的要求，漿液循環泵葉輪的檢修周期一般4000-8000小時。對于Cr30、Cr30A類材料的鑄造部件，由于其鉻含量高（鉻含量35-40wt.%）、斷裂韌性差，如采用電弧焊、氬弧、等離子熔覆法在該類材料表面制備熔覆層，由于熱影響區過大而在熱作用區產生高熱應力，極易使Cr30、CR30A類材料表面產生穿透性宏觀裂紋而使部件報廢。因此，對于磨損腐蝕程度不太嚴重的漿液循環泵葉輪及其它過流部件，常采用冷修復的辦法延長其壽命，例如可利用Metaline類陶瓷-膠復合材料修復凹坑，或噴涂該類材料在葉輪、泵體內壁而形成耐磨耐腐蝕層。該類耐磨涂層由于結合強度低（一般低于20MPa），其壽命一般不超過4500小時。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于激光熔覆的鐵鎳鉻鉬基粉末材料及其制備方法；利用激光束熔覆本發明所述的粉末材料，可在火電廠用攪拌器葉片、泵與葉輪過流部件磨損嚴重區域形成耐磨耐蝕熔覆層，適用于火電廠脫硫系統用攪拌器、漿液循環泵及各類發電廠用海水循環水泵過流部件的耐磨耐蝕表面處理。

利用激光束熔覆本發明所述的粉末材料所形成熔覆層的表面顯微硬度在500-1000HV范圍。激光熔覆法的優點在于：對工件表面的熱影響區極小，可有效避免基體材料因熔覆過程產生的熱應力而變形或開裂等問題。本發明突破了現有耐磨耐蝕涂層或襯膠層結合強度低、壽命短的局限性，使耐磨耐蝕熔覆層與基體達到冶金結合。

本發明是通過以下步驟來實現的。