Page 44 - 机械工程材料2025年第三期

2025 年 3 月 第 49 卷 第 3 期 Vol. 49 No. 3 Mar. 2025

DOI：10. 11973/jxgccl240106

电站循环流化床锅炉水冷壁用 HDS65 焊丝

防磨堆焊层的组织与性能

李新平 1, 2 ，高 原 2

（1. 南昌职业大学工程技术学院，南昌 330500；2. 江西恒大高新技术股份有限公司，南昌 330096）
摘 要： 研制了一种电站循环流化床锅炉水冷壁防磨堆焊层用铁基药芯焊丝（HDS65焊丝），采用
CO 2 气体保护焊在20G钢基材上进行单层多道堆焊试验，研究了焊丝的焊接工艺性以及堆焊层的成
形质量、显微组织和高温摩擦磨损行为。结果表明：HDS65焊丝的焊接工艺性良好， 焊道成形美观，
堆焊层内外均无气孔和裂纹缺陷；堆焊层组织主要由板条马氏体、以金属间化合物FeCr为溶剂的固
溶体及不连续分布的细小碳化物组成。堆焊层的硬度较高，在630~690 HV；与YD490焊丝堆焊层
相比，350，600 ℃下HDS65焊丝堆焊层的冲蚀磨损量更低，耐冲蚀磨损性能更优；随着温度的升高，
HDS65焊丝堆焊层的冲蚀磨损量增大， 耐冲蚀磨损性能变差，摩擦因数降低，600 ℃时低至0.2~0.3，
3
远低于20G钢基材， 磨损体积增大，600 ℃时为0.628 mm ，仅约为20G钢基材的1/2。
关键词： 循环流化床锅炉；CO 2 气体保护焊；药芯焊丝；显微组织；摩擦磨损性能
中图分类号：TM621.2；TG422.3；TG17 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2025）03-0036-05

0 引 言 耐磨性和热强性的同时提高其他性能。在铁基合金
焊丝中添加镍能改善合金韧性及工艺性能；添加钛
循环流化床锅炉（CFB）具有煤种燃料适应性
和铌等合金元素可以控制气孔和热裂纹，并产生细
广、燃烧效率高、脱硫高效、负荷调节范围大、炉膛
［7］
晶强化和弥散强化作用 ；适量硼、硅的添加可以降
截面积小等优点，能够实现经济有效的低污染燃
低合金熔点，形成较宽的固液相温度区间，从而改善
烧 ［1-2］ 。由磨损导致的CFB“四管”爆管泄露事故在
［8］
工艺性 ；铼有利于细化合金组织和晶粒，且能提高
CFB锅炉总爆管事故中占28%~45%，成为制约电
韧性；此外，钼、钛等强碳化物形成元素易与合金中
站CFB安全运行的首要因素 ［3-6］ 。通常通过在易严
的碳形成合金碳化物，有利于进一步提高材料的硬
重磨损部位堆焊耐磨材料来防止磨损，焊接材料熔
度和耐磨性。基于此，作者研发出一种新型铁基合
覆金属耐磨性能的优劣决定着防磨效果。近年来，
金体系堆焊药芯焊丝（HDS65焊丝），研究了焊丝的
一些在煤矿机械、矿山设备等其他耐磨领域应用广
焊接工艺性以及堆焊层的成形质量、显微组织和高
泛的焊丝如D517合金、YD9352合金、YD490合金、
温摩擦磨损行为，拟为解决目前CFB锅炉用堆焊合
TP-NM50 合金、HC-W55 合金焊丝等被推广应用
金材料存在的问题，提升防磨堆焊层质量提供参考。
到CFB四管的磨损防护上。但是，这些焊丝堆焊在
CFB易磨损部位存在焊接工艺性差、飞溅严重以及 1 试样制备与试验方法
堆焊层成形性很差、硬度偏低、易产生裂纹等问题，
堆焊材料为自主研制的HDS65 药芯焊丝，直
给堆焊层的施工及防护应用造成质量隐患。目前，针
径为 1.6 mm，药芯的名义成分（质量分数/%）为
对CFB锅炉领域工况特定场景定制化开发堆焊合金
0.3C，8.5Cr，2.0Mo，1.2Ni，0.5Ti，0.3Nb，1.5Mn，
材料的研究鲜有报道。现有CFB锅炉堆焊材料以铁
1.0B，1.5Si，0.2Re，余Fe；药芯粉末的粒径在50~
基合金为主，在此类合金体系的基础上，通过对合金
200 μm，焊丝外皮为H08A冷轧钢带，焊丝的粉芯
成分进行设计和优化，可以在保证合金良好淬透性、
填充率为29%。采用松下CO 2 气体保护焊机在外径
为60 mm、内径为50 mm的20G钢管排上进行单层
收稿日期：2024-03-07；修订日期：2024-12-07
多道堆焊，根据CFB锅炉管排的结构特点， 采用自动
基金项目：江西省绿色技术创新企业资助项目（S2021LSQYG0073）
作者简介： 李新平(1986—)，男，江西南昌人，高级工程师，硕士 化立式向下焊接方式，搭接率在30%~50%，堆焊厚
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