一种基于超高速激光熔覆技术的物料输送耐用管道及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超高速激光熔覆技术开发的物料输送耐用管道及其制备方法。本发明专利技术是在管道内壁运用超高速激光熔覆技术，熔覆一层耐用材料而制成的专用复合功能管道,制成的管道可以用于磨损指数较高的矿精粉输送，可进一步拓展管道输送技术的使用。制成的复合功能管道的基材与内表面激光熔覆耐用材料层为冶金结合，结合强度高，具有耐用层厚度薄、表面粗糙度小等优点。该复合功能管道的主要制备过程主要可分为二个步骤：激光除锈、超高速激光熔覆。另外，可根据对管道内壁熔覆层粗糙度的要求选择性实施激光重熔。要求选择性实施激光重熔。要求选择性实施激光重熔。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超高速激光熔覆技术的物料输送耐用管道及其制备方法


[0001]本专利技术属于管道运输
，具有涉及一种物料输送耐用管道及其制备方法。

技术介绍

[0002]长距离浆体管道输送技术可以用来输送多种物料，包括矿精粉等。矿精粉是经过甄选作业处理后有用矿物中最为富集的部分，是选矿厂的最终产品。采用矿精粉的长距离浆体管道输送技术，可以减少在矿业采掘领域内运输车辆的使用，进一步降低生产过程中碳排放强度,是一种绿色环保的运输技术。与其它运输方案( 如铁路、公路) 相比,具有运输距离短、基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地、不污染环境、连续作业受外界条件干扰小以及自动化程度高、技术可靠、运输成本低等一系列优点。
[0003]对于长距离管道输送项目，设计使用期限一般可长达15年，而且管道主泵出口压力较高，部分项目出口扬程甚至高达25MPa。目前管输部分管道主要为非标准焊接管，输送过程为了确保制浆后的矿精粉不发生沉积现象，设计流速一般较大，在运输过程中矿浆对管道内壁不可避免的造成一定程度的磨损现象。与此同时水中存在的溶解氧在输送过程中产生腐蚀现象，与磨损同时存在并且相互影响。为了解决这一问题，通常在运行过程中采用向水中加除氧剂亚硫酸钠，减少矿浆中溶解氧方法。这些手段都增加了运行物料投入成本，又增加管道输送末端水处理难度和费用。
[0004]激光熔覆是一种管道内表面合金化手段，是指利用激光束的高功率密度，对添加特定成分的合金粉，在基材表面形成一层很薄的熔覆层，使它们以熔融状态均匀地铺展在内壁的表面层并达到预定厚度，与微熔的基体形成良好的冶金结合，并且相互间只有很小的稀释度。通常激光熔覆可以改变材料表面性能，可使廉价的材料表面获得极高的耐磨、耐蚀等性能。但也存在着一些缺点，比如熔覆加工过程速度慢，熔覆表面光滑程度较差等等。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题：矿精粉等物料的长距离浆体管道输送一般采用非标准焊接管，输送过程中管内壁存在磨损腐蚀等问题影响输送系统长期稳定运行。本专利技术基于超高速激光熔覆技术而开发的物料输送用耐磨管道，是在现有管道内壁使用超高速激光熔覆技术，快速高效地熔覆一层耐磨、耐腐材料，该熔覆层表面粗糙度小，可以用于磨损指数较高的矿精粉输送，进一步拓展管道输送技术的使用领域。
[0006] （二）技术方案：本专利技术提出一种利用超高速激光熔覆技术，制备物料输送耐用管道方法；所述管道基材为非标准焊接管，内层为耐用超高速激光熔覆材料层；所述管道内表面耐用激光熔覆层材料为铁基材料、镍基材料或者添加碳化钨、碳化钛等硬质项的铁基材料、镍基粉末材料,材料粒径20
‑
100μm；所述管道内表面基层和耐用熔覆材料层之间为冶金结合，结合强度大于300MPa；所述管道内表面耐用激光熔覆材料层制备熔覆速度为0.5
‑
8m/min；所述管道内表面耐用激光熔覆材料层制备的搭接率为20
‑
85%；所述管道内表面耐用激
光熔覆材料层的厚度为0.1
‑
25mm；所述管道内表面耐用激光熔覆材料层的表面粗糙度为10
‑
50μm。
[0007]一种利用超高速激光熔覆技术实现矿料输送耐用管道制备方法，其特征在于：所述耐用管道生产工艺为：首先，吊装一支待熔覆管道放置在激光熔覆平台上，就位完毕后将激光除锈装置对准管道的起始端，开启排烟装置。控制台设置管道的转动和平移速度，启动管道的转动伺服机构。观察管道内壁，根据管道内壁的锈蚀状况设置激光除锈装置功率。开启平移伺服机构和激光除锈装置。完成除锈工作后关闭激光除锈装置并检查除锈效果，如不合格重复上述除锈工作，如合格则开始下一步超高速激光熔覆。
[0008]超高速激光熔覆技术是在传统激光熔覆基础上，进一步改进同轴送粉喷嘴的设计，实现粉末颗粒与激光束的最佳结合，利用高能密度激光束使粉末与高速率运动的基体表面同时熔化，快速凝固后形成稀释率极低，与基体呈冶金结合的熔覆层，极大提高熔覆速率，显著改善基体表面性能。熔覆工作可分为准备、熔覆、结束三个过程，如下：准备：打开激光器水冷设备，接通熔覆激光器电源，使超高速熔覆激光头对准被熔覆管道的起始位置，仔细调整超高速熔覆激光头高度，使激光焦点与熔覆表面在10
‑
30mm距离内，熔覆粉末流焦点与熔覆表面在5
‑
15mm距离内，完成准备工作；熔覆：打开保护气，开启排烟装置，设置管道转动和平移速度，开启管道转动和平移伺服机构，同时启动送粉装置和超高速熔覆激光器，开始管道的超高速激光熔覆过程；结束：待工件管道熔覆完成后，停止超高速熔覆激光器和送粉装置，以及转动和平移伺服装置，停止保护气。将熔覆完成的管道吊离熔覆平台，完成工件管道超高速激光熔覆制备过程。
[0009]（三）有益效果：将超高速激光熔覆技术应用于矿料输送耐磨管道的制作可以达到(1)耐用熔覆层稀释率显著低于一般激光熔覆，最低可达1%以下，基体熔化厚度可小于10μm；(2)超高速激光熔覆耐用层厚度可低于50μm；(3)超高速激光熔覆耐用层表面粗糙度可低至约10μm；(4)超高速激光熔覆粉末利用效率可超过90%。
附图说明
[0010]通过以下参照附图对专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中。
[0011]图1是本专利技术实施例超高速激光熔覆物料输送耐用管道的制备过程示意图；附图标记说明：1
‑
熔覆层；2
‑
管基体。
[0012]图2是本专利技术实施例超高速激光熔覆物料输送耐用管道的结构示意图；附图标记说明：1
‑
熔覆层；2
‑
管基体。
具体实施方式
[0013]以下基于实施例对专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术实施例的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程并没有详细叙述。
[0014]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且
附图不一定是按比例绘制的。
[0015]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术实施例的技术方案。
[0016]实施例1：在直径DN300长度3米材质X65管道内壁熔覆Fe
‑
Cr耐磨材料1）吊装一支长度为3米的DN300材质X65管道放置在熔覆平台上；2）将激光除锈装置对准管道的一端后，开启排烟装置；3）设置管道以线速度2m/min转动，转动螺距10mm，开启管道转动和平移伺服机构；4）设置激光除锈装置功率200W，开启激光除锈装置；5）完成除锈工作后关闭除锈装置，检查除锈效果，如不合格重复上述除锈工作，如合格则开始下一步；6）熔覆激光器接通电源，使超高熔覆激光头对准被熔覆管道的起始位置，仔细调整超高熔覆激光头高度，激光焦点与熔覆表面在10
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超高速激光熔覆技术的物料输送耐用管道及其制备方法,其特征在于：所述管道基材为非标准焊接管，内层为耐用材料超高速激光熔覆层；所述管道内表面耐用层激光熔覆材料为铁基材料、镍基材料或者添加碳化钨、碳化钛等硬质项的铁基材料、镍基粉末材料,粉末材料粒径20
‑
100μm；所述管道内表面基层和耐用熔覆材料层之间为冶金结合，结合强度大于300MPa。2.根据权利要求1所述的一种基于超高速激光熔覆技术的物料输送耐用管道及其制备方法的制备过程，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：史飞，史潇玉，
申请(专利权)人：史飞，
类型：发明
国别省市：