锅炉水冷壁管排CMT堆焊工艺及变形控制

发布时间：2020-06-19 18:59

【摘要】：垃圾燃烧锅炉在焚烧垃圾时,会释放出大量HCl、HF、SO2等腐蚀性气体,这些腐蚀性气体对锅炉水冷壁管排的腐蚀较严重。燃煤锅炉中普遍使用的热喷涂方法已经不能满足防护需求,使用堆焊的方法可以获得防护层,堆焊的防护效果取决于堆焊层的稀释率,稀释率越低,防护效果越好。本文研究了水冷壁管排CMT堆焊工艺及堆焊变形控制,分别采用了 ER50-6,304不锈钢和Inconel625焊丝进行堆焊,优化了堆焊工艺,分析了堆焊变形规律,采取了刚性固定的变形控制措施。结果表明:用304不锈钢焊丝堆焊锅炉水冷壁管排的工艺参数为:20G钢管上的工艺参数为堆焊电流170A、电压13.9V、堆焊速度2mm/s、摆幅7mm、两端停留时间0.1s、频率为1.1Hz、搭接量1mm;钢管与鳍片连接处堆焊参数为堆焊电流180A、电压13.9V、堆焊速度2mm/s、摆幅5mm、两端停留时间0.5s、频率为1.7Hz;鳍片上堆焊参数堆焊电流180A、电压13.9V、堆焊速度2mm/s、摆幅5mm、频率为1.1Hz、两道焊缝两端停留时间分别为左0.5s右0.2s和两侧均为0.3s。所有焊缝堆焊的保护气体均为纯Ar气,流量为18L/min。堆焊顺序为先堆焊钢管与鳍片连接处,再堆焊鳍片,最后以对称的堆焊顺序堆焊管排上的钢管。304不锈钢焊丝与Inconel625焊丝堆焊时,两种焊丝熔化后的流动性相似,用相同的堆焊参数,堆焊出的焊缝成型相似,所以304不锈钢焊丝堆焊锅炉水冷壁管排的参数可以直接用于Inconel625焊丝堆焊管排。使用Incone1625焊丝堆焊得到的堆焊层与基体冶金结合良好,剪切强度最小值为330MPa;堆焊的焊缝稀释率极低,几乎为零;基体中元素几乎没有向堆焊层中过渡;堆焊层的硬度在230～310HV之间,基体硬度在140～190HV之间,堆焊层的硬度高于母材。熔合线两侧的硬度分布都较为均匀。锅炉水冷壁管排的堆焊存在堆焊变形,会向堆焊层一面挠曲,无拘束时堆焊的管排挠曲及轴向收缩变形较大,刚性固定的方法虽然不能完全消除堆焊变形,但与无拘束时变形相比,明显减小了堆焊变形。通过模拟对锅炉水冷壁管排两端刚性固定的方法,证实此种刚性固定的方法能有效减小管排的横向收缩,但此种固定方法对管排的纵向收缩及变形减小不明显。
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK226.2;TG455
【图文】：

机器人,焊枪,机器人手臂,送丝机

＿ｎ逡逑图２．邋１堆焊系统逡逑（ａ）机器人手臂与焊枪（ｂ）焊机（ｃ）送丝机逡逑Ｆｉｇ．２．邋１邋Ｓｕｒｆａｃｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍｓ逡逑（ａ）邋Ｒｏｂｏｔ邋ａｒｍ邋ａｎｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｇｕｎ邋（ｂ）邋Ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｏｕｒｃｅ邋（ｃ）邋Ｗｉｒｅ邋Ｆｅｅｄｅｒ逡逑焊接时，由机器人示教盒控制机器人手臂运动，起弧和熄弧由送丝机上制。由于ＣＭＴ焊枪的特殊性，不能直接将焊枪装到机器人手臂上，需要装置将焊枪固定到机器人手臂上，如图２．２所示。逡逑

焊枪,机器人手臂,送丝机,堆焊

由机器人示教盒控制机器人手臂运动，起弧和熄弧由送丝机上的开逡逑关控制。由于ＣＭＴ焊枪的特殊性，不能直接将焊枪装到机器人手臂上，需要做一逡逑连接装置将焊枪固定到机器人手臂上，如图２．２所示。逡逑v醀逡逑图２．邋２机器人与焊枪连接装置逡逑（ａ）机器人与焊枪连接装置（ｂ）机器人与焊枪稳定连接装置逡逑Ｆｉｇ．２．邋２邋Ｒｏｂｏｔ邋ａｎｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｇｕｎ邋ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑（ａ）邋Ｒｏｂｏｔ邋ａｎｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｇｕｎ邋ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑（ｂ）Ｓｔａｂｌｅ邋ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｒｏｂｏｔ邋ａｎｄ邋ｗｅｌｄｉｎｇ邋ｇｕｎ逡逑图２．２邋（ａ）装置中由于焊枪与机器人手臂连接处钢板较薄，承重能力有限，逡逑焊接时，焊枪抖动，焊接位置不精确，不能保证焊枪每次回到相同位置。为了焊逡逑接位置更精确，焊接稳定性更好，将２．２邋（ａ）中的连接装置拆掉，加工制作了如逡逑图２．２邋（ｂ）所示的连接装置，直接接到机器人手臂的端部，焊接及堆焊摆动时时，逡逑焊枪无抖动，焊接位置精确，保证了焊接的稳定性。逡逑－１５－逡逑

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