Οι σωλήνες νερού-τοιχώματος του λέβητα λειτουργούν συνεχώς υπό υψηλή θερμοκρασία, διαβρωτικά αέρια καύσης, εναποθέσεις τέφρας και διαβρωτικά σωματίδια. Σε περιβάλλοντα αποβλήτων σε ενέργεια, βιομάζας και άλλα σοβαρά περιβάλλοντα λέβητα, αυτές οι συνδυασμένες συνθήκες μπορούν να προκαλέσουν επιταχυνόμενη λέπτυνση του τοιχώματος του σωλήνα, εντοπισμένη διάβρωση και πρόωρη αστοχία.

Η επένδυση με λέιζερ παρέχει ένα μεταλλουργικά συνδεδεμένο προστατευτικό στρώμα κράματος στην επιφάνεια του σωλήνα, βελτιώνοντας την αντοχή στη διάβρωση και τη διάβρωση, διατηρώντας παράλληλα τη δομική λειτουργία του αρχικού σωλήνα.

Για εφαρμογές παραγωγής ενέργειας, η τεχνολογία μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε νέα πάνελ υδροτοιχωμάτων όσο και σε τοπική επισκευή ή ανακατασκευή τμημάτων σωλήνων που έχουν υποστεί ζημιά από τη συντήρηση.

Γιατί οι σωλήνες νερού στο τοίχωμα του λέβητα αποτυγχάνουν

Οι σωλήνες με τοίχωμα νερού αποτελούν μέρος της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας του κλιβάνου και είναι άμεσα εκτεθειμένοι στο περιβάλλον καύσης.

Ανάλογα με τη σύνθεση του καυσίμου και τις συνθήκες λειτουργίας, οι επικαθίσεις και τα καυσαέρια μπορεί να περιέχουν χλώριο, ενώσεις θείου, αλκαλικά άλατα και άλλα επιθετικά είδη. Σε συνδυασμό με την αυξημένη θερμοκρασία και την πρόσκρουση των σωματιδίων, αυτές οι συνθήκες μπορούν να προκαλέσουν διάφορους μηχανισμούς υποβάθμισης:

• Διάβρωση σε υψηλή θερμοκρασία
• Διάβρωση που σχετίζεται με χλωρίδια
• Σουλφιδίωση και οξείδωση
• Ιπτάμενη τέφρα και διάβρωση σωματιδίων
• Τοπική λέπτυνση του τοιχώματος του σωλήνα
• Συνδυασμένη ζημιά από διάβρωση

Καθώς μειώνεται το πάχος του τοιχώματος του σωλήνα, αυξάνεται η συχνότητα συντήρησης και ο κίνδυνος απρογραμμάτιστης διακοπής λειτουργίας.

Αντί να αλλάξει ολόκληρο το υλικό του σωλήνα σε ένα ακριβό, ανθεκτικό στη διάβρωση κράμα, η επένδυση με λέιζερ επιτρέπει την εναπόθεση ενός προστατευτικού υλικού μόνο στην επιφάνεια που εκτίθεται στο επιθετικό περιβάλλον.

Πώς η επένδυση με λέιζερ προστατεύει τους σωλήνες τοιχώματος νερού

Κατά την επένδυση με λέιζερ, η σκόνη κράματος διοχετεύεται σε μια ελεγχόμενη δεξαμενή τήγματος που παράγεται με λέιζερ στην επιφάνεια του σωλήνα. Το εναποτιθέμενο υλικό σχηματίζει έναν πυκνό μεταλλουργικό δεσμό με το υπόστρωμα.

Για εφαρμογές σε τοιχώματα νερού, πολλαπλές επικαλυπτόμενες τροχιές εναποτίθενται κατά μήκος της επιφάνειας του σωλήνα για να δημιουργήσουν συνεχή προστασία στην απαιτούμενη περιοχή.

Ο στόχος είναι να επιτευχθεί:

Ομοιόμορφη κάλυψη + ισχυρή μεταλλουργική συγκόλληση + χαμηλή αραίωση + ελεγχόμενη εισροή θερμότητας + ελάχιστα ελαττώματα.

Σε σύγκριση με την αντικατάσταση ολόκληρου του σωλήνα με ένα υλικό υψηλής περιεκτικότητας σε κράμα, αυτή η προσέγγιση συνδυάζει τα μηχανικά και οικονομικά πλεονεκτήματα του βασικού σωλήνα με τις επιφανειακές ιδιότητες ενός κράματος ανθεκτικού στη διάβρωση.

Τυπικά υλικά επένδυσης

Inconel 625

Το κράμα 625 με βάση το νικέλιο χρησιμοποιείται ευρέως για την προστασία επιφανειών σε σοβαρά βιομηχανικά περιβάλλοντα λόγω του συνδυασμού αντοχής στη διάβρωση, απόδοσης σε υψηλές θερμοκρασίες και μηχανικών ιδιοτήτων.

Το σύστημα κράματος Ni-Cr-Mo-Nb το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές που περιλαμβάνουν επιθετικά περιβάλλοντα καύσης και υψηλές θερμοκρασίες.

Για την προστασία του τοιχώματος του λέβητα από νερό, το κράμα 625 μπορεί να ληφθεί υπόψη όπου απαιτείται αντοχή στη διάβρωση σε υψηλή θερμοκρασία και σε συνδυασμένη επίθεση διάβρωσης-διάβρωσης.

κράμα 59

Το κράμα 59 είναι ένα άλλο υλικό με βάση το νικέλιο, ανθεκτικό στη διάβρωση, που μπορεί να ληφθεί υπόψη για ιδιαίτερα επιθετικά περιβάλλοντα.

Η υψηλή περιεκτικότητά του σε χρώμιο και μολυβδαίνιο παρέχει ισχυρή αντοχή στην τοπική διάβρωση και σε χημικά επιθετικές συνθήκες.

Η τελική επιλογή κράματος δεν πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά στη σκληρότητα ή την ονομαστική αντοχή στη διάβρωση. Η σύνθεση του καυσίμου, η θερμοκρασία λειτουργίας, η περιεκτικότητα σε χλώριο και θείο, το υλικό του σωλήνα, ο υφιστάμενος μηχανισμός διάβρωσης και οι αναμενόμενες συνθήκες λειτουργίας θα πρέπει να αξιολογούνται πριν από την επιλογή του υλικού επένδυσης.

Ο έλεγχος αραίωσης είναι κρίσιμος

Για την επένδυση με λέιζερ ανθεκτική στη διάβρωση, η αραίωση είναι μία από τις πιο σημαντικές μεταβλητές της διεργασίας.

Η υπερβολική τήξη του υποστρώματος από ανθρακούχο χάλυβα εισάγει σίδηρο στο εναποτιθέμενο κράμα και αλλάζει τη σχεδιασμένη χημική του σύνθεση. Εάν η αραίωση γίνει πολύ υψηλή, η αντοχή στη διάβρωση του τελικού στρώματος επένδυσης μπορεί να μειωθεί σημαντικά.

Για αυτόν τον λόγο, η ισχύς του λέιζερ, η ταχύτητα κίνησης, τα χαρακτηριστικά της δέσμης, ο ρυθμός τροφοδοσίας σκόνης, η επικάλυψη και η στρατηγική στρώσεων πρέπει να βελτιστοποιηθούν μαζί.

Ο στόχος δεν είναι απλώς η επίτευξη μέγιστης ταχύτητας εναπόθεσης. Η διαδικασία πρέπει να διατηρεί επαρκή μεταλλουργική σύνδεση, ελαχιστοποιώντας παράλληλα την περιττή τήξη του υποστρώματος.

Ανάλογα με το σύστημα υλικού και τις προδιαγραφές της διεργασίας, τα χαμηλά μονοψήφια επίπεδα αραίωσης στοχεύουν συνήθως για επικαλύψεις υψηλής απόδοσης ανθεκτικές στη διάβρωση , αλλά η αποδεκτή τιμή θα πρέπει τελικά να καθορίζεται από την απαιτούμενη χημεία της επίστρωσης και τις συνθήκες λειτουργίας.

Πάχος επίστρωσης και εναπόθεση πολλαπλών στρώσεων

Το απαιτούμενο πάχος επένδυσης εξαρτάται από την ανοχή διάβρωσης, το περιβάλλον λειτουργίας και την αναμενόμενη διάρκεια ζωής.

Ένα μόνο στρώμα μπορεί να είναι επαρκές για ορισμένες απαιτήσεις προστασίας, ενώ πιο απαιτητικές εφαρμογές μπορεί να απαιτούν εναπόθεση πολλαπλών στρώσεων.

Το αποτελεσματικό πάχος του τελικού υλικού θα πρέπει επομένως να προσδιοριστεί μαζί με:

• Αναμενόμενος ρυθμός διάβρωσης
• Απαιτούμενη διάρκεια ζωής
• Σύνθεση κράματος μετά την αραίωση
• Απαιτήσεις κατεργασίας επιφανειών
• Γεωμετρία σωλήνα
• Αποδοτικότητα παραγωγής

Για μεγάλα πάνελ με τοιχώματα νερού, η διατήρηση σταθερού πάχους επίστρωσης σε πολλαπλούς σωλήνες είναι ιδιαίτερα σημαντική.

Αυτοματοποιημένη επένδυση πάνελ τοιχωμάτων νερού με λέιζερ

Τα πάνελ υδάτινου τοιχώματος περιέχουν επαναλαμβανόμενες γεωμετρίες παράλληλων σωλήνων, καθιστώντας τα ιδανικά για αυτοματοποιημένη επένδυση με λέιζερ.

Ένα σωστά διαμορφωμένο σύστημα μπορεί να συντονίσει την κεφαλή επένδυσης λέιζερ, την τροφοδοσία σκόνης και την πλατφόρμα κίνησης για να παράγει συνεχείς επικαλυπτόμενες τροχιές κατά μήκος πολλαπλών σωλήνων.

Για μεγαλύτερα πάνελ, η αυτοματοποιημένη επεξεργασία παρέχει πολλά πλεονεκτήματα:

• Σταθερή ταχύτητα ταξιδιού
• Συνεπής επικάλυψη κομματιών
• Επαναλαμβανόμενη χορήγηση σκόνης
• Ελεγχόμενη απόσταση απόκλισης
• Πιο ομοιόμορφο πάχος επίστρωσης
• Βελτιωμένη απόδοση επεξεργασίας σε μεγάλες περιοχές

Ανάλογα με τις διαστάσεις των πάνελ και τις απαιτήσεις παραγωγής, το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιήσει αρχιτεκτονικές κίνησης gantry, πολλαπλών αξόνων ή ρομποτικής.

Προετοιμασία Επιφανειών και Ποιοτικός Έλεγχος

Η επιτυχής επένδυση του λέβητα-σωλήνα ξεκινά πριν από τη διαδικασία με λέιζερ.

Η σκουριά, τα άλατα οξειδίων, το λάδι, η υγρασία και άλλοι ρύποι θα πρέπει να απομακρύνονται από την περιοχή επεξεργασίας. Η κακή προετοιμασία της επιφάνειας μπορεί να συμβάλει στην εμφάνιση πορώδους, ασταθούς τήξης και ελαττωμάτων συγκόλλησης.

Μετά την επένδυση, ο ποιοτικός έλεγχος μπορεί να περιλαμβάνει:

Οπτική επιθεώρηση για επιφανειακά ελαττώματα και συνοχή της τροχιάς.

Μέτρηση πάχους για την επαλήθευση της απαιτούμενης αποτελεσματικής στρώσης εναπόθεσης.

Δοκιμή διεισδυτικού υγρού χρωστικής, όπου ενδείκνυται, για ελαττώματα θραύσης της επιφάνειας.

Μεταλλογραφική εξέταση για την πιστοποίηση διεργασίας και την αξιολόγηση της αραίωσης, της συγκόλλησης και της μικροδομής.

Μπορούν να καθοριστούν πρόσθετες μέθοδοι επιθεώρησης σύμφωνα με το ισχύον πρότυπο έργου και τις απαιτήσεις υπηρεσιών.

Συνεχείς ρωγμές, έντονο πορώδες, έλλειψη σύντηξης ή άλλα ελαττώματα που θέτουν σε κίνδυνο την ακεραιότητα της επικάλυψης δεν θα πρέπει να γίνονται αποδεκτά σε κρίσιμες περιοχές λειτουργίας.

Όπου η επένδυση με λέιζερ προσθέτει τη μεγαλύτερη αξία

Η επένδυση με λέιζερ είναι ιδιαίτερα ελκυστική για εξαρτήματα λέβητα όπου το υπόστρωμα εξακολουθεί να παρέχει επαρκή δομική απόδοση, αλλά η εκτεθειμένη επιφάνεια απαιτεί σημαντικά καλύτερη αντοχή στη διάβρωση ή τη διάβρωση.

Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:

• Τοίχοι νερού λέβητα μετατροπής αποβλήτων σε ενέργεια
• Σωλήνες λέβητα βιομάζας
• Ζώνες κλιβάνου υψηλής διάβρωσης
• Τμήματα σωλήνων υπερθερμαντήρα και εναλλάκτη θερμότητας
• Τοπική επισκευή σωλήνων
• Νέα προστασία επιφάνειας πάνελ τοιχώματος νερού
• Εξαρτήματα λέβητα που εκτίθενται σε συνδυασμένη διάβρωση και διάβρωση

Αυτό καθιστά την επένδυση με λέιζερ τόσο μια τεχνολογία προστασίας επιφανειών για νέα εξαρτήματα όσο και μια λύση ανακατασκευής για κατεστραμμένα εξαρτήματα.

Λύσεις επένδυσης με λέιζερ GREENSTONE για εφαρμογές τοιχοποιίας λέβητα νερού

Η GREENSTONE παρέχει συστήματα επένδυσης με λέιζερ και λύσεις διεργασιών για σωλήνες λεβήτων, πάνελ τοιχωμάτων νερού και άλλα βιομηχανικά εξαρτήματα που απαιτούν μεταλλικές επιφάνειες ανθεκτικές στη διάβρωση και τη φθορά.

Η διαμόρφωση του συστήματος μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με τη διάμετρο του σωλήνα, τις διαστάσεις του πάνελ, το υλικό του υποστρώματος, το κράμα επένδυσης, το απαιτούμενο πάχος επίστρωσης, την περιοχή επεξεργασίας και την παραγωγική ικανότητα.

Ανάλογα με την εφαρμογή, οι λύσεις μπορούν να ενσωματώνουν πηγές λέιζερ υψηλής ισχύος, αυτοματοποιημένη τροφοδοσία σκόνης, συστήματα κίνησης πολλαπλών αξόνων ή ρομποτικά συστήματα και προσαρμοσμένες στρατηγικές επεξεργασίας για συνεχή επένδυση σωλήνων και πάνελ.

Για ένα έργο επένδυσης με λέιζερ τοιχωμάτων νερού, παρέχετε τα σχέδια των σωλήνων ή των πάνελ, το υλικό βάσης, το περιβάλλον λειτουργίας, τον μηχανισμό διάβρωσης, το προτιμώμενο κράμα, εάν ορίζεται, το απαιτούμενο πάχος επίστρωσης και την παραγωγική ικανότητα-στόχο . Αυτές οι παράμετροι μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση του κατάλληλου υλικού, της διαδικασίας επένδυσης και της διαμόρφωσης του εξοπλισμού.