深圳市能源环保有限公司 广东深圳 518105
摘要：近年来，随着国内垃圾热值提高、国内垃圾焚烧发电厂的锅炉参数由中温中压到中温次高压，水冷壁壁温升高尤为明显，深圳市能源环保有限公司下属的宝安、南山、武汉厂余热锅炉水冷壁受高温氯腐蚀、管壁减薄严重，严重影响锅炉长周期安全稳定运行。国外发达国家垃圾发电厂已经普遍采用在第一烟道水冷壁管利用Inconel625镍基焊接材料，采用冷金属CMT技术（堆焊），降低炉膛出口温度，解决水冷壁高温腐蚀同时提高锅炉蒸发量。同时国内也有厂家研发出低温微熔焊防腐方法，来保护水冷壁防止高温腐蚀，这两个方法目前均能满足我司水冷壁防腐要求。
关键字：垃圾发电厂；高温氯腐蚀；堆焊；低温微熔焊
1、应用背景和过程
深圳市能源环保有限公司于2010年开展垃圾焚烧炉水冷壁腐蚀研究工作，并于 2013年12月在南山厂#1炉第一烟道顶棚管屏试验堆焊，堆焊层厚度不低于2.5mm，并分别在2014年12月、2015年12月别对堆焊管屏表面取样外观检查，并对管壁取点测厚，堆焊后管壁保护层附着牢固，焊缝均匀饱满，致密性较好，未有明显腐蚀减薄。
宝安厂在2016年03月对#2炉一烟道顶棚水冷壁采用低温微熔焊防腐热喷涂工艺进行防腐处理。在最近的一次2018年1月C级检修期间，#2炉余热炉顶棚进行测厚，经过21个月的使用，平均年减薄率在0.15mm到0.2mm，目前低温微熔焊层平均厚度在1mm左右，预估剩余寿命还有5年左右。
2、堆焊工艺介绍
2.1 CMT冷焊（堆焊）技术是Cold Metal Transfer的缩写，是在短路过渡基础上开发的，同传统的MIG/MAG等气体保护焊相比热输出量更小。在此先进技术的基础上，选用进口的INCONEL625实芯焊丝（0.8-1.2mm）作为堆焊层材料，锅炉管焊接前进行表面机加工、喷砂处理，露出金属光泽。采用直流反接焊接规范，采用氩氦混合气体保护，进行冷焊施工，堆焊层厚度不小于2.5mm。选用CMT焊接整套工艺模式，实现送丝过程自动控制，低热输入量，无飞溅过渡。强制水冷系统控制焊接变形量并及时校正。
2.2材料选择及焊接规范
焊接材料采用美国进口Inconel625材料，实芯焊丝（0.8-1.2mm），焊接材料应有制造厂的质量合格证书，质量要求应符合JB/T3223-1996《焊接材料质量管理规程》的规定。
Inconel625是一种以镍为主要成分的奥氏体超耐热合金，具有高度抗蚀损斑、抗裂变腐蚀能力，对氯化物污染的媒介如海水、地热水、中性盐以及盐水，INCONEL 625也有超强的抗腐蚀作用。主要材料成分：（58~63%）%Ni，（20~23%）%Cr，（8~10%）%Mo，（3~4%）%Nb-Ta。
2.3堆焊验收合格标准
（1）堆焊最低厚度不小于2mm，要求每平方米的检测点不少于6处，每处在管顶、管左侧45及管右侧45度位置测量并记录,采用计量合格的ET设备进行检测。如任意抽查100点,有10%的点低于2mm,允许制造厂商局部修补。
（2）堆焊表面化学成分（稀释率）要求：
Cr ≥20.5%
Fe ≤7%
Nb≥3.2%
Mo ≥8%
其中：自动堆焊（熔敷）层稀释率要求不超过6%. 其中铁含量不大于6%, 铬含量不低于20%.采用计量合格的PMI检测设备,每平方米检测点不少于5点。3.2
（3）自动堆焊（熔敷）的镍基堆焊焊缝焊后应进行100%外观检查和10%PT。PT按JB/T 4730.5 Ⅰ级验收。
（4）镍基堆焊（熔敷层）外观检查合格标准如下：
3、低温微熔焊工艺介绍
3.1低温微熔焊是一种采用氧气—乙炔火焰将合金材料熔焊在工件表面，它可根据不同的工况要求选择不同的合金材料和熔焊层厚度。
3.2防腐低温微熔焊一般选用镍铬加稀土的合金材料，含镍量高大于80%，一般在85%左右，含铁量低于小于5%，一般在3%左右，所以抗腐蚀性能强，优于英科耐尔625堆焊材料。熔焊层厚度一般为0.5～0.6mm，熔焊层厚度也可根据工况要求和使用寿命要求，最高可达到1mm。熔焊层硬度为HRC45左右，熔焊层与母体材料的结合为冶金结合，结合强度为450Mpa左右，我公司的低温微熔焊材料熔化温度为850℃左右，熔深（0.03mm）左右，所以不会伤及母材，致密度高，孔隙率为零，使用寿命5年以上，熔焊层厚度增加，相应使用寿命增加。
3.3低温微熔焊验收合格标准
（1）低温微熔焊最低厚度不小于1mm，要求每平方米的检测点不少于5点,采用计量合格的ET设备进行检测。如任意抽查100点，有10%的点低于1mm,允许制造厂商局部修补。
（2）低温微熔焊层稀释率要求不超过6%. 其中铁含量不大于6%, 铬含量不低于4%.采用计量合格的PMI检测设备,每平方米检测点不少于5点。
（3）低温微熔焊的镍基堆焊焊缝焊后应进行100%外观检查和10%PT。PT按JB/T 4730.5 Ⅰ级验收。
（4）低温微熔焊外观检查合格标准如下：
结束语
低温微熔焊和堆焊，都是以Ni为基体，以铬（Cr）钼（Mo）和铌（Nb）为主要强化学元素的固熔强化型镍基高温合金，具有优异的抗高温腐蚀性能，在垃圾焚烧余热炉中，烟气中存在大量的的Cl及碱金属盐类腐蚀介质，特别是Cl离子的点蚀，会严重破换锅炉管导致提前失效。这两种防腐措施以Ni为基体并含有很高的Cr、Mo，在Ni提供的稳固高温固溶基体基础上，Cr主要促进在表面形成富铬氧化膜，Mo主要稳定晶界提高抗点蚀，Ni、Cr、Mo合金化后，加强了抗高温腐蚀性能。
通过对上述两种高温防腐技术的实际应用来看，均能达到保护水冷壁的要求，两种工艺也有各自的优缺点，可以结合焚烧炉烟气温度进行优化选择。
论文作者:王东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
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