[發明專利]一種垃圾焚燒爐管壁堆焊用的鎳基藥芯焊絲及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310345097.9
• 申請日: 2023-03-31
• 公開（公告）號: CN116275677A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 潘琳琳;羅江凌;鄒曉東;牛犇;易江龍
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院中烏焊接研究所
• 主分類號: B23K35/02
• 分類號: B23K35/02;B23K35/30;B23K35/40;B23K10/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;劉明星

本發明公開了一種垃圾焚燒爐管壁堆焊用的鎳基藥芯焊絲及其制備方法和應用，采用化學鍍鎳的方法，在莫來石晶須表面涂覆一層鎳，然后引入鎳基合金中，提高莫來石晶須與基體之間的結合力，并增強其與基體之間的潤濕性，使其更好地與基體接觸，從而提高焊接強度和材料的整體性能，充分發揮莫來石晶須的優勢；解決了莫來石晶須增強體與鎳基體之間潤濕性和界面結合力不足的問題。

技術領域：

本發明涉及焊接材料技術領域，具體涉及一種垃圾焚燒爐管壁堆焊用的鎳基藥芯焊絲及其制備方法和應用。

背景技術：

垃圾焚燒發電作為一種減量化、無害化、資源化的主流垃圾處理方式，可以顯著降低碳排放，促進碳中和，有助于推動我國能源革命和轉型。然而，垃圾焚燒電廠過熱器管道的高溫腐蝕和磨損問題一直是制約電廠效率的關鍵因素。隨著經濟的發展，環保要求不斷提高，提高鍋爐溫度可以增加垃圾處理的效率，但也會加速過熱器管道及水冷壁管的高溫腐蝕。生活垃圾中含有Cl、S和堿金屬等有害物質，這些物質易引發氯化物型高溫腐蝕和硫化物型高溫腐蝕。在焚燒過程中，產生的HCl和Cl₂易引發嚴重的氧化腐蝕，加速管壁的腐蝕減薄。此外，垃圾燃燒產生的大量灰塵(石英砂)沖刷表面，與受熱管壁發生沖擊磨損，尤其在腐蝕環境下導致管壁被沖刷剝落，甚至引發爆管事故，帶來嚴重的經濟損失和人身傷害。因此，在垃圾焚燒發電過程中，需要采取有效措施，提高過熱器管道的抗高溫腐蝕和磨損能力，延長管道的使用壽命，減少事故概率。

針對垃圾焚燒電廠過熱器管道的高溫腐蝕問題，采用在焚燒爐管壁熔覆耐高溫、抗腐蝕Inconel?625(IN625)鎳基合金材料的方法，可顯著提升過熱器管道的抗高溫腐蝕能力，延長換熱管壽命并減少事故概率。IN625是典型的Ni-Cr固溶強化合金，Cr可以在合金表面形成連續、致密、具有保護性的Cr₂O₃層，有效地阻止金屬元素向外擴散及O₂，N₂，Cl₂等氧化性元素向內擴散，從而提高合金的腐蝕性能。IN625鎳基高溫合金熔覆層能滿足500℃以下煙氣腐蝕和磨損，但煙氣溫度超過500℃，垃圾焚燒爐過熱器部分的管壁腐蝕和磨損陡然嚴重，難以達到預期防護效果。

在耐熱耐磨陶瓷材料中，莫來石晶須具有優良的抗蠕變和抗熱震性，并且高溫下強度衰減較小，氧化環境下具備獨特的熱穩定性，再加上莫來石晶須價格適中，生產成本相對較低，因而莫來石晶須材料作為獨特的高溫材料日益引起了人們的重視。專利號為CN100513626C發明公開了一種莫來石晶須增強鋁合金復合材料及其制備方法，該專利采用將莫來石晶須進行分散、表面處理后與鋁粉混合，經鋁箔包裹后放入鋁合金熔體中混合，制備性能穩定的莫來石晶須增強鋁合金復合材料。復合材料具有質量輕、比強度和比剛度高、疲勞強度高、耐磨性能好等優點，在航空、航天及汽車等領域有良好的應用前景。

因此，將莫來石晶須引入鎳基藥芯焊絲中，有望較好地改善其高溫耐腐蝕和磨行為，進而提高其高溫防護性能。但是由于莫來石晶須與鎳基金屬基復合材料的界面結合力不強，通過傳統的混合方式不但難以將其均勻分散到鎳基金屬基體中，還容易導致剝離現象的發生，最終降低材料的腐蝕性能。

發明內容：

本發明的目的是提供一種垃圾焚燒爐管壁堆焊用的鎳基藥芯焊絲及其制備方法和應用，解決了莫來石晶須增強體與鎳基體之間潤濕性和界面結合力不足的問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種垃圾焚燒爐管壁堆焊用的鎳基藥芯焊絲，由外皮和藥粉兩部分組成，藥粉填充率為30％-40％(填充率為藥粉質量與藥粉、外皮質量之和的比值)，外皮為IN625鎳基合金帶，按總質量百分比為100％計，藥粉包括Cr?21-26％，Mo?3-5％，Nb?3-5.5％，Co?0.4-1％，Zr?0.5-1％，Si?0.5-1％，Sc?0.5-1％，0.3％-1％鍍鎳莫來石晶須，余為Ni。