【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合管道制备技术，尤其涉及一种用于火力发电清洁系统的复合管道及其制备方法。
技术介绍
1、在火力发电清洁装备管路系统中，脱硫管道和灰渣烟气输送管因长期在高温、酸性溶液、烟气、飞灰等恶劣服役环境中使用，腐蚀和磨损十分严重，一旦出现管道的破损或泄露，将直接造成污染物处理效率降低，甚至导致机组强迫停机以及火力发电清洁系统的损坏。因此，批量制造出性能稳定且满足火电清洁系统长期使用要求的管道是未来的主要方向。
2、研究结果表明，耐蚀不锈钢如316l具有良好的耐氯离子腐蚀能力，可用于制造脱硫系统管道，但是316l不锈钢硬度和耐磨性不高，在脱硫浆料的冲刷磨损和腐蚀双重作用下，管道损坏速率会大大增加，严重影响316l不锈钢的使用寿命。因此研究者以316l不锈钢为基管，内衬金属材料、橡胶、璃鳞片树脂等，形成管道复合材料，可有效提高管道使用寿命。在这些复合材料中，以橡胶为内衬在受到介质中夹带固体粒子的高流速冲刷时很容易造成冲刷腐蚀而蚀穿管道；而以玻璃鳞片树脂为内衬，需要保养和维护，防止内衬涂层脱落；相比较而言，耐蚀合金内衬更适用于长期使用。相比较而言，在基管内部内衬金属材料形成双金属复合管道，可兼有基体钢管和覆层的优点，最大限度地实现材料的优势互补，降低工程费用及维护成本。
3、现阶段常见双金属复合管的制造方法有：离心浇铸复合管、热挤压复合管、感应加热钎焊法等。其中，离心浇铸复合管是利用离心作用，分层浇铸不同成分的金属液体，将内外金属的熔合层控制在一定厚度范围内，形成完全的冶金复合管。该工艺制备的双金属复合管具
4、热挤压复合管是将异种金属表面清理后组装成挤压坯，然后加热到一定的温度，按照一定挤压比进行挤压，在压力作用下使金属紧密接触并达到冶金复合。该工艺复合成型工艺简单，结合力较强。但是该工艺容易产生壁厚波动，并由于双金属在热变形过程中的变形抗力不一致，极易产生裂纹等缺陷。
5、感应加热钎焊法是将合金管和基管之间放置钎料，并在惰性气体保护下，经连续感应加热，钎料被加热熔化，钎料在基层和合金管间发生反应，在冷却水的作用下迅速凝固，从而形成冶金结合。但是该工艺较为复杂，材耗大，能耗高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，针对现有复合管道熔敷成型技术不同程度的存在成型成本高，熔敷过程中管道变形，以及熔敷工艺当引起的熔敷开裂、质量差、晶粒组织粗大、以及复合管道综合力学性能差的问题，提出一种用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，该方法采用电弧作为热源，将焊丝材料熔化与不锈钢基管冶金结合，制备出双金属复合管道。该方法通过对焊丝送丝速度、熔敷电流、熔敷电压等工艺参数的优化匹配，制备出缺陷少，界面结合强度高，晶粒细小且组织致密，硬度高，综合力学特性优良的双金属复合管。本专利技术熔敷过程中通过水冷装置快速冷却熔敷区，降低熔敷过程中热输入，提高熔敷效率、减少熔敷变形量，对双金属管道精确控制具有明显优势。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)电弧熔敷，以不锈钢管为基管，将基管放在工作台上，采用熔化极惰性气体保护焊技术进行电弧熔敷；熔敷过程中将焊枪深入到不锈钢管内部，将实心焊丝装入送丝机构中，通过送丝软管将丝材送至熔敷位置，通过熔敷成型设备，调控熔敷工艺，在基管内壁熔敷fe-cr-mn合金焊丝，熔敷时同步移动位于基管外表面的水冷喷淋装置，对熔敷位置喷水冷却；
4、(2)清理，待步骤(1)熔敷有fe-cr-mn合金的基管冷却后，用氮气喷枪清理熔敷层表面；
5、重复步骤(1)和步骤(2)，反复叠加熔敷，直至熔敷fe-cr-mn合金总厚度达到设定厚度，制备得到用于火力发电清洁系统的复合管道(即fe-cr-mn合金/316l不锈钢双金属复合管)。
6、进一步地，所述不锈钢管为316l不锈钢管。
7、进一步地，在电弧熔敷前对基管进行预处理，以去除表面油污和氧化膜，使表面呈现出金属光泽。
8、进一步地，所述不锈钢管内径为100-800mm。
9、进一步地，所述fe-cr-mn合金焊丝各组分的质量百分比如下所示：c:0.2-6.5wt.％，cr：10-34wt.％，mn:0.5-2.8wt.％，si:0.5-3.0wt.％，ni:0.05-5wt.％，fe：余量，以及不可避免的杂质。
10、进一步地，所述fe-cr-mn合金焊丝的制备方法，包括以下步骤：将各组分按照质量百分比进行混合得到金属粉药芯，然后填入到型金属槽内，密封后在拉丝机上经多道次的拉拔之后即得到所需直径的焊丝。
11、进一步地，所述fe-cr-mn合金焊丝直径为1.2mm-3.0mm，优选直径为1.6mm。
12、进一步地，步骤(1)所述熔化极惰性气体保护焊技术中，所述惰性气体为99.99％的氩气，惰性气体流量为10l/min-20l/min，优选地惰性气体流量为10l/min。如无特殊说明，本专利技术中％均为质量百分含量。
13、进一步地，所述熔敷成型设备为plc控制的智能熔敷成型设备。
14、进一步地，所述管道熔敷成型设备包括平台底座、伺服运动机构、送丝机构、电弧熔敷系统、水冷系统、工件旋转控制系统、工件支撑系统和控制系统；
15、所述伺服运动机构、工件支撑系统和工件旋转控制系统分别固定在平台底座上；
16、所述伺服运动机构顶部设有送丝机构，所述送丝机构末端与电弧熔敷系统通过铝管固定块固定在一起；所述伺服运动机构在控制系统的控制下能够驱动送丝机构将丝材输送至电弧熔敷系统的焊枪下方，并且驱动电弧熔敷系统的焊枪沿工件轴向和工件内壁圆周运动；所述水冷系统与电弧熔敷系统远离工件的一端通过支撑固定管固定在铝管上，所述水冷系统的喷头与电弧熔敷系统的焊枪的间距大于工件壁厚，即当焊枪深入工件内时，所述水冷系统位于工件外壁相对处，熔敷过程中熔敷系统和水冷系统沿着工件轴线同步运动，水冷装置同步对熔敷位置进行喷水冷却；所述工件支撑系统顶部设置有滚轮，所述滚轮抵靠在工件下表面以支撑工件，所述工件旋转控制系统能带动工件沿轴线旋转；
17、所述控制系统分别与伺服运动机构、电弧熔敷系统、水冷系统和工件旋转控制系统通讯连接，控制焊枪焊接运动、焊接过程、水冷过程以及工件旋转运动过程。
18、进一步地，所述伺服运动机构能根据控制系统中输入的运行速度和运行轨迹指令，所述伺服运动机构包括涡轮减速器、电机、升降螺杆、升降托板和双滑块直线导轨，所述电机、涡轮减速器和工件通过联轴器同轴连接，使电弧熔敷系统的焊枪在工件轴向上的移动；所述涡轮减速器的输出轴末端装有升降螺杆，所述升降螺杆底部通过升降螺旋压盖安装有升降托板，所述的升降托板通过螺栓安装有双滑块直线导轨本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述不锈钢管为316L不锈钢管，在电弧熔敷前对不锈钢管进行预处理，以去除表面油污和氧化膜。
3.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述Fe-Cr-Mn合金焊丝各组分的质量百分比如下所示：C:0.2-6.5wt.％，Cr：10-34wt.％，Mn:0.5-2.8wt.％，Si:0.5-3.0wt.％，Ni:0.05-5wt.％，Fe：余量以及不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述Fe-Cr-Mn合金焊丝的制备方法包括以下步骤：将各组分按照质量百分比进行混合得到金属粉药芯，然后填入到型金属槽内，密封后在拉丝机上经多道次的拉拔之后即得到所需直径的焊丝。
5.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，惰性气体为99.99％的氩气，惰性气体流量为10L/min-20
6.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，采用的熔敷成型设备包括平台底座(1)、伺服运动机构(2)、送丝机构(3)、电弧熔敷系统(4)、水冷系统(5)、工件旋转控制系统(7)、工件支撑系统(8)和控制系统(9)；
7.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔敷工艺参数为：电流强度150-400A，电压强度：16-32V，送丝速率为2.0-6.0m/min。
8.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，单次熔敷Fe-Cr-Mn合金厚度为3-5mm，所述反复叠加熔敷的次数为1-8次，所述熔敷Fe-Cr-Mn合金设定厚度为3mm-30mm。
9.一种用于火力发电清洁系统的复合管道，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述不锈钢管为316l不锈钢管，在电弧熔敷前对不锈钢管进行预处理，以去除表面油污和氧化膜。
3.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述fe-cr-mn合金焊丝各组分的质量百分比如下所示：c:0.2-6.5wt.％，cr：10-34wt.％，mn:0.5-2.8wt.％，si:0.5-3.0wt.％，ni:0.05-5wt.％，fe：余量以及不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述用于火力发电清洁系统的复合管道的制备方法，其特征在于，所述fe-cr-mn合金焊丝的制备方法包括以下步骤：将各组分按照质量百分比进行混合得到金属粉药芯，然后填入到型金属槽内，密封后在拉丝机上经多道次的拉拔之后即得到所需直径的焊丝。
5.根据权利要求1所述用于火力发电清洁系统的复合管...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗芳，顾涛，闫志杰，王睿，张毅勇，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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