等离子喷焊文献综述（范文模版）

第一篇：等离子喷焊文献综述（范文模版）

文献综述

1.1 等离子喷焊的概况和发展

喷焊(spraying welding)是在热喷涂过程中同时对机体加热，使焊层在基体表面熔化，形成喷焊层的方法，又称热喷焊。喷焊包括喷涂和重熔两个过程。等离子喷焊技术是采用等离子弧作为热源加热基体，使其表面形成熔池，同时将喷焊粉末送入等离子弧中，粉末在弧柱中得到预热，呈熔化或半熔化状态，被焰流喷射至熔池后，充分熔化并排除气体和熔渣，喷枪移开后合金熔池凝固，形成喷焊层的工艺过程 [4]。

等离子喷焊是 20 世纪 60 年代出现的新技术，由于其具有的独特优越性，一直受到工程界人士的重视。进入 70 年代，等离子喷焊技术进一步被接受，开拓了新的应用领域，得到了新的发展，例如，在合金粉末中添加碳化物来增加表面性能，同时也出现了许多不同形式的喷焊枪。80 年代初期，许多行业认识到等离子喷焊的优越性，促进了等离子喷焊的机械化和自动化进程，以及喷焊枪操作控制设备的发展，相应地产生了许多先进的等离子喷焊设备。80 年代末到 90 年代初，电力电子技术的发展，新型弧焊电源的出现，微机控制技术的应用，以及大功率喷焊枪的研制，推动了等离子喷焊设备和技术的进一步发展，使等离子喷焊的优点得到充分发挥，大大拓宽了等离子喷焊的应用领域和使用范围。

早期的等离子喷焊系统大多由中间继电器触点逻辑电路或二极管矩阵逻辑电路作为程序控制单元，系统组件的集成度不高。由于等离子喷焊系统的被控对象较多，所以设备结构复杂，故障率较高，焊接规范的调节不太方便，适应性较差。随着电子技术的发展，单片机、PLC 和工控机大量应用于等离子焊接的控制系统中[5]。南昌航空工业学院的陈焕明等人利用欧姆龙的 C40P 型 PLC 实现对等离子喷焊系统的控制，所设计的系统能满足喷焊工艺要求，提高了抗高频干扰的能力[6]，济南大学的张智杰等人则使用siemens 的 LOGO！模块实现对等离子喷焊工艺的控制，降低了系统的研发周期；华中科技大学的王伟等人则利用 87C552 单片机，将 I2C 总线引入到等离子喷焊控制系统中，简化了电路，提高了系统的抗干扰性，降低了成本；美国的 Richard Ethen Marques使用微机进行等离子喷焊的研究，西北工业大学的李京龙等人则成功地将 PC 机应用到对等离子喷焊系统的控制当中，实践证明PC机控制系统设备运行可靠故障率低，并且故障易排除[13]。

1.2 等离子弧

对自由电弧的弧柱进行强迫“压缩”，从而使能量更加集中，弧柱中气体充分电离，这样的电弧称为等离子弧。1.2.1 等离子体

气体在一定条件下发生电离现象，通常把已电离气体的离子与未电离的离子总数之比成为电离度。电离度越高，气体中的正离子和电子就越多。在物理学中把电离度大于0.1 % 的气体成为等离子体。它是继固态、液态及气态以外的物质第四态。与普通气体不同，由于等离子含有正离子和电子，因而呈现明显的导电性能。等离子体具有三个基本特点：即很强的导电性、电准中性与磁场的可作用性。

等离子体的温度非常高，温度跨度也非成大。按温度的高低可以将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体。低温等离子体又可分为热等离子体和冷等离子体。在等离子喷焊中是热等离子体其温度可达 16000 K。1.2.2 等离子弧的产生

电弧是一种气体放电现象，具有两种形态，即自由电弧和压缩电弧。若气体放电现象不受任何拘束，则成为自由电弧。由于自由电弧不受任何约束，弧柱一般较粗，热量比较分散，其电离度也较低，温度大约5000~6000 K。

等离子弧是受到压缩作用的电弧，与自由电弧的区别见表 1.1。

表1.1 电弧形态特征

电弧

压缩电弧 自由电弧

特征

电弧燃烧不受任何约束，电弧温度一般在 5000~6000 k。

电弧燃烧由于冷却喷嘴的拘束作用而存在机械压缩效应、热压缩效应、自磁压缩效应。

1.2.3 等离子压缩效应

自由电弧通过冷却喷嘴时受到三重压缩作用[7]。(1)机械压缩作用

等离子通过等离子喷枪的喷嘴喷射出来，由于再循环冷却水的作用下水冷紫铜喷嘴孔道内壁的温度很低，喷嘴附近气体必然受到冷却，在喷嘴孔道内壁上形成一层冷气膜，从而限制等离子弧弧柱扩张，对等离子弧起到压缩作用。这种对弧柱的压缩作用成为机械压缩效应。喷嘴孔径越小、孔道越长，喷嘴对弧柱的机械压缩作用就越强。

(2)热循环效应

由于循环冷却水的作用而在喷嘴内壁形成的冷气膜，气体电离度很低，因而导电性很差，电流通过时阻力大，而电弧中心部位温度较高，电离度较高，因而电流通过时阻力较少。电流的绝大部分只能从电弧的中心部位通过。从而导致电弧中心部位的温度升高，电离度进一步增大，这又导致电流进一步集中，是电弧弧柱进一步压缩。这种对弧柱的压缩作用成为热压缩作用。它主要取决于其他的进气方式、流量大小和喷嘴内壁的冷却效果。

(3)自磁压缩效应

由电磁原理可知，当一根导线中通过电流时，在导线周围就会形成磁场。当两根平行导线通以相同方向的电流时，由于磁场的相互作用，这两根导线产生相互吸引的电磁力。等离子弧可以看作是由无数根相互靠近的、电流方向相同的平行导线所组成的。这样由于电磁力的作用，弧柱内各部位产生指向弧柱中心部位的压缩力。这种压缩作用成为自磁压缩作用。1.2.4 等离子弧的组成

等离子弧可化为阴极和阴极区、弧柱区、阳极和阳极区三个部分，如图1.1所示[7]。

图1.1等离子弧组成部分

1―阴极2―阴极区3―弧柱 4―阳极区5―阳极6―焰流

(1)阴极和阴极区

等离子放电的绝大多数电子是由阴极发出的。阴极表面放电部分的总和成为阴极斑点。其电流密度高达103~106 A/cm-2。阴极区是指靠近阴极电场强度很强的区域，其距阴极约为10-4 cm。由于大量电子从阴极溢出，造成阴极区内正负离子数的不平衡，造成阴极区内正负离子数的不平衡，造成阴极位降区，电位度可达105~106 V/cm-1的数量级。

(2)弧柱区

弧柱区是由电弧长度上均匀分布的导电气体组成。弧柱的电阻较小，电压降较小，电位梯度一般为10~50 V/cm-1。弧柱中正负带点离子流虽然有很大的区别，但每瞬间每个单位体积中正、负带电粒子数量相等，这是由于弧柱中电子流所需的电子可以从阴极区得到充分的补充，而是弧柱从整体上呈中性。因此，所谓等离子体即指弧柱部分。

(3)阳极和阳极区

阳极基本上仅受弧柱区流来的电子，电子流入阳极也集中在阳极表面的阳极斑点区内。阳极区指靠近阳极斑点附近约10-3~10-4 cm电场强度较高的区，其电位梯度约为103~105 V/cm-1数量级。进入阳极区的电子带来大量的热量，使阳极温度升高。1.2.5 等离子弧的特点

(1)温度高，能量集中[8]

由于等离子弧受到强烈的压缩作用，弧柱中心的电离度大，电流密度大，电压高，因而其温度高，能量集中。图1.2是等离子喷涂的非转移型弧的温度分布。

图1.2 等离子非转移型弧温度分布

由图可见，在等离子中心温度最高达32000 k。图1.3是钨极自由电弧和转移弧的温度对比。两者均采用氩气作为工作气体，氩气流量为1.1 m3/h，电流为200 A，钨极自由电弧的电压为14.5 V，转移弧的电压为29 V。从图中可以看出，转移弧的温度最高可达240000 k 以上，儿女自由电弧只能达到18000 k，并且整个转移弧的温度均在14000 k以上。这一特点可以使得等离子弧可以熔化任何难容材料，增加了等离子喷焊的应用范围。

(2)焰流速度高、冲击力大

进入喷枪的工作气体瞬时被加热到上万度高温，工作气体急剧膨胀，形成等离子焰流自喷嘴中高速喷出，具有很大的冲击力。在喷嘴附近，焰流的喷射速度高达亚音速或超音速。在等离子喷焊时，这一特点对提高涂层与基体的结合强度是非常有力的。

(3)稳定性好

由于等离子弧是一种压缩型电弧，弧柱挺拔，指向性好，电离度高，因而电弧位置、形状以及弧电压、弧电流均比自由电弧稳定，不易受外界干扰。这对于保证等离子喷焊工艺过程的稳定可靠具有重要意义。

(4)调节性好

压缩型电弧可调节的因素较多，可以通过改变输入功率、工作气体的流量、喷嘴的尺寸以及电源的连接方法等来控制等离子弧的温度和热量；通过变换工作气体的种类可以得到氧化、中性或还原气氛；通过改变弧电压、喷嘴结构和气体流量等，可以控制等离子焰流的冲击力等。

图1.3 钨极自由电弧和转移弧的温度分布对比

1.2.6 等离子弧的形式

按电源的接线方式可以讲等离子弧分为非转移型等离子弧、转移型等离子弧和联合型等离子弧[8,9]，如图1.4所示。

(1)非转移型等离子弧

非转移弧如图1.4a所示。电源的正负两极分别接在喷嘴和阴极上。等离子弧子喷嘴和阴极之间形成。工件上不接电源，等离子弧在喷嘴内部。当连续送进工作气体时工作气体被等离子弧加热，就会形成高温等离子焰流从喷嘴内部喷射出来。非转移弧常用于喷涂、表面处理以及焊接或切割较薄的金属或非金属。

(2)转移型等离子弧

转移型等离子弧如图1.4b所示。电源的正负两极分别接在工件和阴极上。在阴极和工件之间形成等离子弧。在引燃转移弧时必须先引燃非转移弧，即现将电源正极接到喷嘴上，引燃非转移弧后，将电源正极从喷嘴切换到工件上，形成转移弧。其温度较非转移弧高，能量集中，常用于切割、焊接及堆焊。

图1.4 等离子弧的形式

(3)联合型等离子弧

联合型等离子弧如图1.4c所示。工件、喷嘴均接在正极，在喷嘴与阴极之间形成非转移弧，在工件和阴极之间形成转移弧，这两种形式的电弧同时存在。一般非转移弧是作为辅助热源，起着引燃转移弧及预热金属粉末的作用；转移弧主要用来加热粉末和工件，是喷出的粉末迅速进入熔池与工件融合。由于非转移的存在能够提高转移弧的稳定性，因而在很小的电流下，连联合弧依然很稳定。主要用于电流在100 A以下的微束等离子焊接。

1.3 等离子喷焊

等离子喷焊是以转移型等离子弧为主要热源、在金属表面喷焊合金粉末的方法。1.3.1等离子喷焊的基本原理

图1.5 是等离子喷焊焊接原理图。在采用联合型等离子弧喷焊时，一般采用两台独立的直流弧焊机作电源，分别供给非转移弧和转移弧。两个电源的负极并联在一起，通过电缆接至喷焊枪的钨电极（负极）。非转移弧电源正极通过电缆接喷焊枪喷嘴，转移弧电源正极通过电缆接工践。冷却水通过水冷电缆引至焊枪，冷却喷嘴和电极。氩气通过电磁气阀和浮子流量计进入喷焊枪。电源接通后，借助高频火花引燃非转移弧。再借助非转移弧弧焰在钨电极和工件之间造成的导电通道，引燃转移弧。转移弧引燃后，可保留或切断非转移弧。主要利用转移弧在工件表面产生熔池。合金粉末由送粉器按需要量连续供给，借助送粉气流（也用氩气）送入焊枪，并吹入电弧中。合金粉末在弧柱中被预先加热，呈熔化或半熔化状态，喷射到工件熔池里，在熔池里充分熔化，并排出气体和浮出熔渣。通过调节转移弧和非转移弧电流，送粉量和其它工艺规范参数，来控制熔化合金粉末和传递给工件的热量。随着焊枪和工件的相对移动，合金熔池逐凝固，便在工件上获得所需要的合金熔敷层。

图1.5 等离子弧焊焊接原理示意图

1-直流电源；2-高频发生器；3-钨极；4-离子流；5-冷却水；6-小电弧； 7-保护气；8-保护气喷嘴；

9-等离子弧喷嘴；10-等离子弧；11-母材金属

1.3.2等离子喷焊的特点

等离子喷焊利用等离子弧作热源和采用合金粉末作填充金属，从而与其它表面喷焊方法相比较，具有以下特点[4, 10, 11]：

(1)良好的可控性和低冲淡率

等离子喷焊可以在很大的范围内调节热输入。除了改变输入功率外，还可以通过改变气体的种类、流量以及喷嘴的尺寸来调节等离子弧的热能和温度；等离子弧气氛可以调整，通过选择不同的工作气体可以获得惰性气氛、还原性气氛和氧化性气氛；等离子弧射流的刚柔度，即电弧的刚柔度，可以通过改变电弧电流，气体流量和喷嘴压缩比来调节。由于工艺上可调节的参数众多，热量输入可控，合金粉末在弧柱中预热，呈喷射状过渡到熔池，对电弧吹力有缓冲作用，熔池受热均匀，因此可以控制母材熔深，降低母材对合金的冲淡率，冲淡率一般可以控制在 5 %~15 %以内。

(2)稀释率低

为保持喷焊层的性能，要求集体材料熔入喷焊层的比例少，即稀释率低。等离子弧温度高、能量集中、弧稳定性和可靠性好，因此可以在保证稀释率低(控制到5 %)的同时，保证较高的喷焊率。

(3)喷焊层质量和工艺稳定性好 由于等离子弧为压缩电弧，具有良好的稳定性，外界因素的干扰(如周围气流的流动、喷距高低、喷焊位置的不同等)对电参数(电压、电流等)和电弧稳定性影响比较小，从而使工艺易于稳定。合金粉末熔化充分，飞溅少，熔池中的熔渣和气体易于排除，容易消除焊层内的气孔、夹渣等缺陷。等离子弧温度高，热量相对集中，喷焊速度快，一次熔成，使工件的热影响区小。尤其可以控制对母材的热输入量，可以调整热影响区的尺寸和硬度，降低对裂纹的敏感性，避免由于晶粒粗化、马氏体转变或应变时效等原因产生质量缺陷。喷焊层成分、组织均匀，喷焊层平整光滑，尺寸可以得到较精确的控制，可以获得 0.25~0.8 mm 之间任意厚度的喷焊层，焊层质量好。

(4)合金粉末制备简单，使用材料范围广

喷焊用合金粉末系熔炼后直接雾化成球状粉末，制备方便，不像丝极材料那样，受铸造、轧制、拔丝等加工工艺的限制。可以按需要配方，熔炼各种成分不同的合金粉末，获得各种不同性能的合金喷焊层。

(5)生产率高

由于等离子喷焊温度高，热量集中，提高了喷焊的速度，从而接近生产率高的埋弧自动焊，超过了常用的手工电弧喷焊和氧乙炔焰喷焊。而且喷焊过程可以自动进行，易于实现机械化和自动化操作。1.3.3等离子喷焊设备

等离子喷焊一般配有喷焊机床，其设备构成除两台弧焊电源外，还有喷涂枪、送粉器、水冷系统、控制柜、行走机构和摆动机构等[12]。

(1)等离子喷焊枪

这是等离子喷焊设备的核心装置，其性能在很大程度上影响喷焊工艺的稳定性及喷焊层的质量。喷焊枪在工作时产生非转移型和转移型等离子弧，并汇集冷却水路、电路、气路于一身，因此结构比较复杂。等离子喷焊的结构与等离子喷涂相似，主要区别是喷嘴和电极的尺寸差别较大。因喷焊枪要产生柔韧等离子弧，故喷嘴的压缩孔道短而粗，一般孔径d为6.5~8 mm，孔长L为8~12 mm，L/d=0.8~1.4，压缩角α为60º。电极一般用钨-铈合金，端部锥形，锥角略小于喷嘴的压缩角。此外，因喷焊功率较小且以转移弧为主，电弧阳极不在喷嘴内壁上，阳极与喷嘴烧损不严重，冷却结构设计也行对简单。

(2)送粉器

常用刮板式送粉器。其特点是送粉均匀，便于调节；通过改变粉盘的转速便可实现送粉速度的无极调节。此外，还可以通过更换不同孔径 d 的漏孔或调节漏孔端面与粉盘的距离h，在更大的范围内调节送粉量。

(3)整流电源 对等离子喷焊电源性能的要求与常用的弧焊电源基本相同。基本要求是：直流输出，脉动小；陡降的特性；喷枪引弧时冲击电流小；输出电流连续可调，最小电流影不小于额定电流的10 %；输出电流稳定，电网电压波动 ±10 %，电流变化应不大于调节值的 ±5 %；起始电流递增速度可在50~300 A/s内调节；弧电流衰减速度可在15~150 A/s 内调节。

(4)其他部件

控制柜实现等离子和其他控制。水冷系统是形成等离子弧不可缺少的设备，可采用自来水直接强制冷却，用涡旋泵从蓄水池抽水，通过阀门调节水压，提供喷焊枪的水循环。摆动机构一般为偏心轮式机构带动喷焊枪实现横向摆动，一次可获得较宽的焊道，调节滑块在偏心轮上的偏心距，从改变摆幅，相应改变焊道宽度。1.3.4等离子喷焊材料

喷焊材料一般都是自熔性合金粉末。等离子喷焊对粉末的要求是：具有适度的液态流动性和良好的润湿性；粉末离子具有良好的球形和适当的粒度；粉末与基体的热膨胀系数应尽先接近；粉末的含氧量低(< 0.1 %)。

喷焊常用的合金粉末有镍基、铁基、钴基、铜基和焊WC型粉末 5大类，其中以镍基喷焊粉末应用最多[13-15]。

(1)镍基合金喷焊粉末

镍基合金喷焊粉末的熔点低(1100~1150 °C)，自溶成渣性好，固、液相线温度范围宽，对各种基体的润湿能力强，涂层韧性好，喷焊工艺性良好。其喷焊层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和良好的耐热性，而且价格适中，因而应用最广。常用的镍基合金喷焊粉末主要有两个系列：Ni-Cr-B-Si系、Ni-B-Si系。表1.2中列出了一些镍基喷焊粉末的特性和用途。

表1.2 一些镍基喷焊粉末的特性和用途

牌号 成分系列

涂层硬度(HRC)

KF-Ni60A

NiCrBSiFe

58~62

工作温度/°C

≤650

硬度高，耐磨性优异，适用于各种硬表面摩擦系数低，耐金属间磨损和耐蚀性能优良。

KF-Ni60B NiCrBSiFe

58~62

≤650

耐磨性能相当于

用于耐腐蚀性要求磨损和磨粒磨损部件的表面喷焊。

特性

用途

Ni60A，而耐腐蚀性则不高的工件(如风叶少次于Ni60A。

几片、锅炉管道)的耐磨性。KF-300A

Ni60+35WC-Ni

60~75

≤600

自熔性良好，耐腐蚀性良好，耐磨性高于Ni60，耐磨粒磨损性极好；焊层磨削加工困难。

用于需要高度耐磨的工况如拉丝机塔轮、风机叶片、制砖机械等。

KF-300B BNi60+50WC

60~75

≤600

抗严重的磨砺磨损，有良好的耐腐蚀性能；焊层磨削加工困难。

用于制砖机械、沙泥搅拌、以及农机设备的磨损部件耐磨喷焊。用于拉丝机塔轮两步法喷焊。KF-300C

Ni60+30WC-Co

60~72

≤600

耐磨性高于Ni60，焊层具有耐磨粒磨损、耐硬表面磨损、耐颗粒冲蚀等特性。

(2)钴基合金喷焊粉末

钴基合金，是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。即通常所说的钴铬钨（钼）合金或司太立（Stellite）合金（司太立合金由美国人Elwood Hayness于1907年发明）。钴基合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶而也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同，它们可以制成焊丝，粉末用于硬面堆焊，热喷涂、喷焊等工艺，也可以制成铸锻件和粉末冶金件。

钴基合金喷焊粉末是钴、铬合金固溶体中均匀分布着W、V、Mo等碳化物组织，其主要特点是具有优良的耐高温性、红硬性、耐腐蚀、耐磨和抗氧化等性能，但其价格较高。例如，Co-Cr-W-B-Si自熔性合金粉末和Co-Cr-W-C/Mo-Ni-Fe系列钴基粉末具有较高的强度和良好的抗氧化等性能，其强度和硬度可保持到600~800 °C以上，具有良好的耐高温、耐腐蚀和耐磨并耐蚀的工况条件，最适合于700 °C左右的高温下作抗氧化、耐腐蚀、耐磨损的表面涂层。广泛应用与高压阀门、电站蒸汽阀门等密封面的喷焊；也适用于舰艇用大型轴承的内外环、大型水轮机转子叶片、透平机叶片、榨油机推进器等的喷焊。粉末中提高钨的含量可用于各种刀具以及各种热模具、各种液阀、阀座等的堆焊。

(3)铁基合金喷焊粉末

很多部件是在常温和弱腐蚀条件下工作，此时要求材料具有一定的耐磨、耐蚀性能，但不必采用昂贵的镍基或钴基合金。因此，具有良好的使用性能、使用喷焊工艺要求的系列铁基自熔性合金就会的到发展。在铁基体上含有铬、硼、硅等元素的Fe-Cr-B-Si系自熔性合金，应用较广泛。由于其含铬量一般较高，故具有一定的耐腐蚀性和抗氧化性。同时还可以加入适量的Co、Ni、Mo、Cu、Mn、V等元素，以提高耐腐蚀性、耐磨性和是晶粒细化。喷焊用铁基合金粉末通常分为粉末火焰喷焊用和等离子喷焊用两大类，前者亦可用于等离子喷焊，但后者则不宜用于火焰喷焊。

等离子喷焊用铁基自熔性合金又分为不锈钢性和高铬铸铁型两种。

铁基合金喷焊粉末多用于常温和400 °C以下的耐磨涂层和耐弱腐蚀介质腐蚀的涂层。常用于通用阀门的阀板、阀座密封面、耙路机的靶齿、石油钻杆等的喷焊，使用寿命可比原来高1~5倍。

(4)含碳化合物的喷焊粉末

通常是在镍基(或钴基、铁基)自熔性合金中加入一部分钴(镍)以及弥散的WC、VC、NbC、TaC等碳化物硬质相。由于弥散碳化物相的存在，喷焊层的耐磨性大大该善；而且通过调节碳化物与铁、镍和钴基合金粉末的比例，可获得不同硬度和耐磨性的涂层。此类喷焊粉末可制备600 °C以下耐低应力磨粒磨损、冲蚀磨损、粘着磨损强化层。常用含WC的镍基自熔性合金粉末的牌号是：FZNWC35、NiWC25、NiWC35等。

(5)铜基合金喷焊粉末

铜基自熔性合金粉末主要是低磷锡青铜和锡青铜，其涂层特点是摩擦系数小、易加工和耐腐蚀。这是较新的喷焊材料，应用于低压阀门密封面的等离子喷焊，特别是大口径低压阀、DN300以上的阀门密封面喷焊铜基合金粉末，其技术效益和经济效益显著。也可用于复合材料、轴瓦、配油盘以及需要镶铜合金的部件。1.3.5等离子喷焊的工艺

等离子喷焊的工艺参数主要有等离子气流量、送粉气流量、非转移弧电流、转移弧电流、喷焊距离、喷焊速度、喷枪移动幅度和送粉量等。各参数相互关联，不同的工件、材质、粉末，选用的工艺参数也不同[13]。

其中，转移弧电流时决定喷焊过程稳定性和喷焊质量的主要参数，其大小取决于工件材质、尺寸和喷焊速度。一般工件材料的熔点高、尺寸厚大、速度快时须适当加大转移弧电流；但又不能过大，以免焰流刚度过硬，使熔深加大而影响喷焊层质量。非转移弧电路则主要取决于粉末的熔点和粒度；通常喷焊熔点较高、粒度大的粉末，非转移弧电流可适当加大，以利于转移弧的引燃和增大喷焊距离。

其他喷焊条件(喷焊距离、送粉量、喷枪移动速度、送分气体、工作气体流量和电输入等)对喷焊效率也有显著的影响，故应针对具体情况适当确定。一般来说，焰流越短，效率越高，但又要注意避免母材过热。在喷焊金属粉末时，喷焊距离以70~250 mm为好，而喷焊金属陶瓷等材料时则75~100 mm为宜。

此外，喷焊操作时须注意：对基体进行预热以清除表面吸附的水汽和提高喷焊效率；预热温度不高于200 °C，用等离子焰流或炉内预热均可。在喷焊过程中注意粉末要连续、均匀地输送，不能中断，以免影响喷焊层厚度不均和性能降低。每次喷焊层的厚度应适当控制(通常不超过0.3 mm)，需较厚的焊层时可多次反复喷焊至所需厚度。

1.3.6 等离子喷焊层的组织与性能

本实验是采用对低碳钢表面等离子喷焊钴基合金，并研究加入Cr3C2的量对喷焊层的影响。

就本实验而言，等离子喷焊得到的组织沿热流方向生长的特征很明显。用光学显微镜、扫描电镜可以看到其组织形态及其主要合金元素 Co 和 Cr 的线分布，可以看出白色的骨架相富 Cr，基体相富 Co[16-19]。通过 XRD 分析可知，纯钴基喷焊层的主要组成相为 γ-Co、Cr7C3 为主，加入 Cr3C2 的钴基合金喷焊层主要组成相为 γ-Co、Cr7C3、Cr23C6 和 Cr3C2。

喷焊层和基体之间存在一过渡区称为熔合区，熔合区组织为平面晶。形成的主要原因是等离子弧喷焊所输入的热量大而集中，形成的熔池较小，结晶过程中熔池底部的热量主要从温度较低的基体传出，固液界面的温度梯度很高，同时凝固瞬间结晶速度小，成分过冷小，液固界面推移速度较慢，故界面呈现平面状结晶。

靠近熔合线的是胞状晶，之后为粗大的柱状晶和树枝晶。由界面向熔池内部延伸，G迅速减小，而结晶速度R逐渐增大，固液平面界面失稳，而出现胞状晶直至树枝晶。

熔池的热量通过界面由基体传出，故该处结晶方向为垂直于界面向熔池中生长。

在喷焊层的中部区和近表面区，以等轴晶或准等轴晶形式出现。原因是由于熔池中上部的散热有很多种渠道，即可以通过基体，又可以通过周围环境，而且由于等离子弧的能量分布不均匀，造成该区散热的多方向性，只要某一微区的晶体的择优取向与该区的散热反方向一致，该晶体即可长大，形成的晶粒细小。

等离子喷焊层的硬度、韧性和强度很高，晶粒大小在第9~10等级，等离子喷焊层和基体之间结合区域的宽度在120~160 μm之间。磨损试验表明，等离子喷焊层具有较高的耐磨、耐腐蚀和高温滑动磨损等性能[20]。

Co基合金喷焊层具有较高的显微硬度，并且随着从表面向熔合线靠近，显微硬度逐渐降低。而加入Cr3C2后，喷焊层的截面显微硬度的变化规律与Co基合金基本相同，随着距离喷焊层表面距离的增大，喷焊层的显微硬度有逐渐降低的趋势，但是随着加入Cr3C2 量的不同，硬度值也不同。之所以会产生这种现象，是因为由于Cr3C2的加入，溶解的Cr3C2提高熔池中C、Cr的含量，在凝固过程中固溶于基体中，未熔的Cr3C2 起到非自发形核的作用，提高形核率，细化组织，进一步细化晶粒，增强了细晶强化作用。

1.4 等离子喷焊层与激光熔覆层的组织相比较

等离子喷焊层的组织特点[21]：如图1.6所示[20]，因等离子喷焊的能量集中，冷凝速度较快，故喷焊层呈树枝状结晶的金相组织。同时，在焊层与基体的界面是典型的冶金结合，有明显的互熔区，基材也存在一定的热影响区。因此，一般无气孔和氧化物夹杂。喷焊层的厚度范围大，因热应力和组织应力的影响，故高硬材料喷焊层的裂纹敏感性较大。1.4.1显微组织和硬度

等离子喷焊层和激光熔覆区域试样的显微组织可以分为三部分[20]：焊接区域、结合区和基体，正如显示在图1.6和图1.7中。

图1.6 等离子喷焊层及其结合区

图1.7 激光熔覆层及其结合区

激光熔覆层的纤维组织是均匀的、很好的，根据国标GB/T 6394-2002，微小的晶体粒度可以在11~12等级，结合区的宽度在10~25 μm；等离子喷焊层的显微组织要比激光熔覆大一些，微小的晶体粒度在第9~10等级，结合区的宽度在120~160 μm之间。根据标本焊层质量的切割和分析，激光熔覆的成品率高于95 %。如图1.8和图1.9所示，等离子喷焊层出现裂纹、气孔和夹杂。

图1.8等离子喷焊层上部的气孔

图1.9枝晶状等离子喷焊层中的杂质

一般来说，激光熔覆层的显微硬度在HV 740~860，但是等离子喷焊层的显微硬度在HV 520~560。1.4.2耐磨性

如图1.10所示，试样平均在3000次磨损的实验条件下获得的曲线，并在每500次试验之后称量其重量。实验说明激光熔覆层的磨损试样在每一次磨损循环中比等离子喷焊层的要少一倍。两种试样在3000次磨损之后失去的重量为1.2毫克和2.53毫克。图1.11和图1.12为测试标本的表面外貌。

图1.10 磨损量和磨损循环次数的图标

试验和应用结果显示，用激光熔覆密封表面比堆焊和喷焊具有更好的抗磨损性能和更长的寿命[21]。

图1.11等离子喷焊层在3000次

图1.12 激光熔覆层在3000次

磨损之后的表面状况

磨损之后的表面状况

从以上的结果我们可以有以下分析：

与等离子喷焊层相比，激光熔覆层的显微组织更细更均匀而且结合区的宽度更窄。这是因为激光扫描是一个很短暂的过程，快速加热溶解涂层，基板的表面非常好，合金元素在熔池内快速冷却的过冷度非常高，迅速形成不同的化合物来增加非自发结晶形核的数量，提高晶体成核的速率。因此，可以得到细小而均匀的显微组织。细微结构能提高晶粒界面的结合力，并且能改进耐腐蚀性、强度、韧性、磨损和抗磨强度。

由于激光束形成熔池时对流大规模转移，熔池能够充分混合，熔池中的气体和杂质可以被分离出来，从而形成致密均匀细小的融合层，保证焊层的质量。但是在等离子喷焊时，焊粉通过等离子加速融化，然后融化的粉末通过气体喷射在基板的表面，因此喷焊层混合有气体。总是有气孔和杂质在焊层上部和焊层与基体的接触面，如图1.8和图1.9。

如图1.11和图1.12所示，等离子喷焊层的试样有很多、很大的斑点、剥离坑，并且有更多更大的沟带。很少有粘附体、划痕而且焊层变形小。磨损机理是粘着磨损、颗粒磨损和疲劳磨损的综合作用。激光熔覆层的耐磨性比等离子喷焊层的要好。

1.5 选题的意义及主要研究内容

等离子喷焊技术作为表面改性和表面修复的主要技术之一，为获取高耐磨性、高硬度的合金层提供了可靠的方法。近年来，等离子喷焊得到的亚稳态合金以其特有的耐磨性、耐蚀性、耐热性能日益引起人们的关注。将等离子弧热源用于复合材料的喷焊，使碳化物颗粒在喷焊层中分布均匀，喷焊层质量稳定可靠。复合材料等离子弧焊技术的最新进展可使喷焊层达到无气孔、裂纹及碳化物烧损等缺陷[22]。而其中钴基合金等离子喷焊显示出良好的应用前景。

钴基自熔性合金具有优良的高温性能，较好的热强行、抗腐蚀性及热疲劳性能，适用于600~700 °C高温下的抗氧化、耐腐蚀、耐磨损的表面涂层[23]。以HMSP2541合金粉末为基体材料，采用等离子喷焊技术，可以在普通钢材表面形成特殊性能的合金层，达到降低成本、提高零件性能的目的，已成为表面工程中一个活跃的研究领域。钴基合金具有高硬度、高耐磨性和高温耐蚀性，被广泛应用。本文主要介绍钴基合金等离子喷焊层的微观组织和相组成，同时考察喷焊层的硬度等性能。

第二篇：浅谈焊后热处理

浅谈焊后热处理

摘要：工程当中很多金属材料都要求在焊接后对焊缝进行热处理，热处理技术日益成熟的今天不断地在向智能化、自动化发展，但同样也是多样化的，我们需要对其进行深入的了解才能选择合适的技术手段，本文所涉及到的内容是本人对焊后热处理技术的理解与总结。关键字：热处理 温度 设备 加热 加热器

一 前言

热处理实际上就是对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法，大体可分为整体热处理、表面热处理、化学热处理三大类工艺，其中整体热处理又分为退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。材料在焊接后为何要进行热处理呢，原因就在于伴随焊接施工必然会产生残余应力，焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，要消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。

二 热处理加热设备的选择

热处理工序中的主要设备是加热炉，可以分为燃料炉和电炉两大类。

1.燃料炉。以固体、液体和气体燃烧产生热源，如煤炉、油炉和煤气炉。它们靠燃烧直接发出的热能量，大都属一次能源，价值经济、消耗低，但容易使工件表面脱碳和氧化。常用于一般要求的加热工件和材料热处理中，如回火、正火、退火和淬水。

2.电炉。以电为热能源，即二次能源。按其加热方法不同，又分为电阻炉和感应炉。根据加热工件和材料不同，按工艺要求应配备不同形式的电加热炉。

（1）电阻炉。主要由电阻体作为发热元件和电炉。根据热处理工艺的要求，可进行退火、正火、回火、淬火、渗碳氧化和氮化，也可解决无氧化问题。

（2）感应炉。通过电磁感应作用，使工件内产生感应电流，将工件迅速加热。感应炉加热是热处理工艺中的一种先进方法，主要用于表面热处理淬火，后来逐步扩大为用于正火、淬火、回火以及化学热处理等，特别是对于一些特殊钢材和有特殊工切要求的工件应用较多。

三 焊后热处理的加热方法

（1）感应加热。钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞的作用使钢材发热，即感应加热。现在工程上多采用设备简单的工频感应加热。

（2）辐射加热。辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以，辐射加热时金属内外壁温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。

四 焊后热处理的施工分析

我公司在对焊缝进行热处理时采用的是电阻加热方式，通过ZWK-60Kw型温控柜来控制温度变化和保温时间，以下内容是本人在实际工作后并参考有关资料总结出的经验。

1、电加热器选择

⑴电加热器型式的选择

根据热处理对象的结构形状：一般规格相同管道对接焊缝多选用履带式加热器，对Ф75㎜以下的管道及几何形状复杂的焊接接头的热处理，选用绳形加热器尤为方便，且绳形加热器的热效率比履带式加热器略高。

⑵电加热器宽度确定

电加热器的最小宽度取决于均匀加热区的长度（温度考核区域）和加热宽度系数。均匀加热区长度参照GBJ235—82确定。

⑶电加热器长度选择

对于环缝，选用的履带式加热器的组合长度应等于或小于焊缝的计算长度。因为电加热器不允许自相重叠或相互覆盖。否则将缩短加热器使用寿命。甚至会烧毁。绳形加热器的长度取决于焊缝周长、均匀加热区长度和加热宽度系数。它的长度应等于或大于其计算长度。⑷选用电加热器时的注意事项

电加热器之间可以并联，亦可以串联。额定电压相同者可并联，额定电流相同者可串联。串联时，各电加热器额定电压之和应等于或小于220伏。无论串联或并联，每相电加热器额定电流之和不允许超过热处理电源柜标称额定电流。

选用电加热器时，应力求保持三相负荷平衡。

2、电加热器安装

⑴履带式电加热器安装

当待热处理的焊缝较长时，加热器在安装前，需将数块电加热器预先按相序连接起来，使其总长等于或接近计算长度，这就是所谓履带式电加热器的“组合”。组合电加热器时，电加热器安装，12#损伤。

为了使加热区的温度趋向均匀，水平焊接头上安装加热器时，加热器中线（垂直于管道轴线）必须自焊缝中心下移15~30㎜；对较大直径管道或容器的垂直焊接接头安装电加热器时，上、下部覆盖的履带式加热器应安排单独回路和测温装置控制。

⑵绳形加热器安装

绳形加热器安装也是以焊缝中心对称缠绕，每根绳形加热器两端必须用—25×1.5㎜扁钢抱箍卡紧,在方形或带棱的结构件上安装加热器时,各棱角应先垫上耐热绝缘垫,以防加热器电热缆接地短路。

为了使加热区温度趋向均匀，绳形加热器在管径大于ф245㎜垂直焊接焊头上安装时，应增大上部焊缝区中央的各圈之间的距离；同样，在水平焊接接头上安装绳形加热器，加热器中心线应自焊缝中心下移15~30㎜；

几何形状复杂的焊接接头和难以伸入的焊接接头的热处理，使用绳形加热器尤为方便。管子带闸阀的焊接接头安装加热器时，应减少在闸阀部分各圈之间的距离。相应增大管子部分各圈之间距离。若管径较大时，焊缝两侧应用两组加热器分别控制，以确保加热区各部温度均匀。

在最复杂的三通管焊接接头和支管焊在主管上的焊接接头上安装加热器时，应在三通各管部分别安装加热器，由三个测温和加热装置分别控制各自的温度。若管径较小时，在主管两侧可以公用一组加热器，在支管上应用另一组加热器单独控制。

壁厚不同的焊接接头进行热处理时，在壁厚较大的构件则应减小加热器圈间距离，同样应增大薄壁构件侧圈间距离。有条件最好在焊缝两侧由两组加热器分别控制加热。

3、保温层安装

为节省能源和使加热区各部温度均匀，电加热器外围必须安装保温层绝热，保温材料现多采用硅酸铝玻璃纤维毯。保温层厚一般为6~8㎝。

保温毯宽度应比电加热器宽增加200㎜左右，在保温毯两端和中间应用12#铁丝进行捆扎。

4、热电偶固定

检测温度的准确与否，最重要的因素之一是在热处理的焊接接头上选择固定热电偶的地点和固定热电偶的方法。热端必须放在焊缝表面或距焊缝不大于30㎜的地方。测温热电偶的数量取决于管径及电加热器的数量。热电偶固定点的选择应根据焊缝的空间位置（垂直的还是水平的）

5、接线

电加热器的电源线截面应根据电加热器的功率来选择。ZWK-60Kw型温控柜零线的截面积应不小于相线的截面积。具体的接线方法及操作方法应参阅温控仪器的随机说明书。

五 结语

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理先用材料和各种成形工艺外，热处理工艺是必不可少的。合理的选用加热设备和方法，并且控制好温度的变化及保温时间是热处理质量好坏的关键因素，我们一定要在实际工作当中掌握好每一道工序才能保证工件的质量。

参考文献：

[1] 王亚南，江建业.温控仪控制焊缝热处理工法.1990,7.[2] 热处理主要加热设备

[3] 焊后热处理

第三篇：等离子点火启动经验介绍

国电东胜热电厂等离子体点火启动经验介

绍

摘 要：介绍国电东胜锅炉、磨煤机、等离子体点火、燃料特点，分析等离子体点火在国电东胜公司成功应用情况，分别从等离子体点火影响因素、点火控制参数、等离子体着火特点、运行控制策略、运行工况等方面分析了等离子体燃烧器的运行特性及存在问题，对今后推广等离子体点火启动技术的应用有借鉴作用。

关键词：等离子体煤粉细度液压加载

国电东胜发电有限公司（以下简称东胜公司）锅炉系上海锅炉厂制造的亚临界压力参数、自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、紧身封闭、固态排渣煤粉炉。锅炉燃用东胜本地烟煤。锅炉的制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台液压变加载中速磨煤机。锅炉启动点火系统采用烟台龙源——DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，配有2层等离子体点火系统，配置在A、B层燃烧器上，无燃油系统。

磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机,出力10~46t/h。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调

整，以保持对煤种、煤量的适应性。

等离子体煤粉燃烧器选型为烟台龙源电力技术股份有限公司的DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可直接引燃煤粉，实现锅炉的冷态启动。该系统主要有以下几部分组成：

 等离子体发生器——产生电功率

为50～150kW的空气等离子体；  直流电源柜（含整流变压器）——

用于将三相380V电源整流成直流电，用于产生等离子体；  等离子体煤粉燃烧器——用于与

等离子体发生器配套使用，以引燃烧煤粉；

等离子体点火机理：

本装置利用直流电流（280~350A）在一定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T＞5000K的梯度极的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子体“火核”受到高温作用，并在10-

3秒内迅速释放出挥发物，迅速燃烧。原煤主要来自内蒙古东胜周边地区，燃煤水份大，挥发份高，易着火，易磨制。两年来累计启动15次，低负荷稳燃56次（负荷低于120MW），锅炉灭火后恢复3次（未统计），等离子体在上述事件发生时，其应用特点：

 经济：采用等离子体点火技术，2008年

至2009年全年使用等离子体点火系统耗时329小时，阴极头更换6次。若使

用柴油，平均每小时耗油4t/h，则消耗柴油1316t。两者比较，其维护费仅是使用柴油费用的10%以下，对于电厂，其经济费用节省是相当可观的；  环保：由于点火时不燃用油品，电除尘

装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电

厂的环境；

 简单：电厂采用单一燃料运行，简化了

系统，简化了运行方式；

 安全：取消炉前燃油系统，也自然避免

了经常由于燃油系统造成的各种事故；  升温、升压更易于控制：由于在升温、升压阶段，采取单一燃料、能维持少煤量长时间运行，其升温、升压平稳，过热器、再热器未使用喷水减温，从而有效防止了蒸汽温度大幅波动。1影响等离子体点火启动的因素： 1.1）载体风压力：

根据上述载体风压力分析：等离子体在点火阶段对载体风压力要求较苛刻，5~7kPa之间。在锅炉运行中，A、B层等离子体四角燃烧器载体风压力是不完全一致，同时各角一次风速、煤粉浓度都是不均匀的，造成锅炉点火初期，各角着火效果有好有坏，此时若等离子体载体风压力发生波动，会导致个别等离子体燃烧器着火效果差存在局部煤粉爆燃隐患。

等离子体点火系统通常在机组启动、滑参数停机、及低负荷消缺过程中使用，在以上三个过程中，只有在冷态时，对等离子体载体风压力要求较为苛刻，而在热态时，对载体风压力要求不高，只要其风压在7~12kPa以内均可以引燃煤粉。

因此建议：设一套等离子体载体风系统点火系统与一套载体风冷却系统，机组启动时由罗茨风机、自动调压阀提供载体风，保证载体风系统压力稳定。正常运行时，由压缩空气（或火检冷却风机）提供载体风，实现热态备用、稳燃、冷却目的，提高锅炉启动初期安全。1.2）煤粉细度：

煤粉细度大小是影响锅炉冷态启动着火的主要因素，本锅炉启动初期控制煤粉细度在12~15%（R90）之间，煤粉细度低，易着火且稳定性好。煤粉细度大，引燃煤粉相对困难。#2炉曾经发生过：A层等离子体拉弧正常后，启动A磨后，加载压力调整至2~3MPa（经验启动参数），点不着火现象。后将加载压力调整至9.0MPa（上限），锅炉

点火正常。事后分析原因：A磨连续运行周期较长，磨棍、磨盘磨损严重，且此时加载压力低，煤粉未能充分磨制，煤粉细度大，造成点不着火事件。事后我们把磨煤机运行周期作为一个主要统计指标，来确定启动中加载压力。

1.3）一次风速控制要求：

等离子体点火初期短时内要求一次风

速在13~16m/s，在多次点火过程中调整至13~14 m/s。风速高、风量大，携带煤粉量大，煤粉细度大，对等离子体燃烧器核心温度冷却量大，导致着火后效果差，火检弱。风速低，风量小，一次风携带煤粉能力降低，容易造成磨组、粉管堵塞。由于一次风速在实际运行中不稳定，变化较大，不利于运行长期监视，通常采用控制一次粉管风压方式来控制风速。

存在问题：一次风速控制不当，容易导致磨煤机堵塞。运行中采取措施：

控制一次风速、防止磨煤机启动初期堵

塞方法：跟踪磨煤机排渣情况，始终保持给煤量 = 燃烧量 + 排渣量，使三者达到动态平衡。其中燃烧量没法衡量的，只能根据磨煤机排渣量大小判断，渣量增加，磨煤机内存煤增加，说明此时一次风量偏小，需增加一次风量，减少煤量。若磨煤机内无渣，磨煤机振动大，说明一次风量偏大，需增加煤量减少风量。

1.4）二次风门控制：

点火初期，控制A、B层二次风门在20％以下，随着着火强化，燃料量增加，两台磨煤机运行后，逐渐调整A、B层二次风门开度至40％左右。

2等离子体点火启动特点： 2.1磨煤机选型特点：

东胜公司磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤量、煤种的适应。东胜公司磨煤机设计液压加载压力运行范围在9~15 MPa，实际运行中，发现在少煤量运行时，磨煤机振动大，多次发生损坏，现将磨煤机加载压力调整至1.5~9 MPa，磨煤机运行稳定。

机组启动初期，为控制升温、升压率，要求单台磨煤机少煤量长时间运行，通常在12 t/h以下约3～4小时，对固定加载方式磨煤机、及球磨机，低煤量运行容易发生磨煤机振动损坏、堵煤事件。采用液压变加载系统可以克服加载压力高导致磨煤机振动

损坏事件。东胜公司为防止磨煤机振动损坏，先后将磨煤机加载压力下限由9.0MPa下调至3.0MPa和1.5MPa，彻底消除了磨煤机在低负荷时振动。

2.2启动过程中如何防止汽包壁温差大 2.2.1等离子体启动点火特点：

燃油炉在点火初期，其燃尽率高，在95%以上，其放热量也是一个连续的过程，随燃油增加，其放热量也在逐步增加。区别于燃油炉，等离子体点火初期，投入煤量少、燃尽率较低，导致初期升温、升压率慢。但随着炉膛温度的不断升高，其燃尽率跃升，尤其是启动第二台磨煤机后，其燃尽率呈阶跃性变化，最终导致升温、升压率变化不规则性，控制不当将会造成汽包壁温差超限。2.2.2锅炉汽包壁温差变化特点：

对于锅炉汽包,锅炉点火后，炉水温度逐渐升高，产生蒸汽，但是，由于点火初期燃烧较弱，产生蒸汽量较少，此时，汽包内水流动很慢，由于水对汽包壁的放热系数小，汽包壁下半部金属温度升高并不多，而汽包壁的上半部与饱和蒸汽接触，蒸汽遇到较冷的汽包，壁面会凝结成水，由于蒸汽凝结放热系数比水对汽包壁的放热系数大很多，所以汽包上半部壁温上升较快，产生上、下壁温差。控制汽包内外、上下壁温差的关键是控制工质升温速度。升压速度越快，对应工质温升速度也越大。在低压阶段，升压速度应控制的慢些，而在高压阶段则其升压速度可以快些。

2.2.3控制汽包壁温差上主要采取：



冷态启动点火前，投入炉底蒸汽加热系统，（蒸汽参数：压力1.0~1.2MPa，温度300℃），通常需要4小时左右，汽包下壁温由50℃加热至85~92℃，上下壁温差控制在30℃以内。



控制初期点火后燃料量，锅炉点火后燃料量控制在8~12 t/h以内，连续运行2~3小时，汽包压力升至0.3MPa，在此过程中，汽包压力未达到0.3MPa，禁止增加燃料量。



通常在3~4小时后，汽包压力达到0.4MPa以上方允许启动第二台磨煤机（第二台磨煤机为非等离子体点火时，要求控制磨煤机入口一次风温在110℃以上，方允许启动）。

2.3低负荷稳燃、滑参数停机特点： 东胜公司#

1、2炉在2008年168小时试运后，每周一、三、五上白班进行A、B层等离子体发生器拉弧试验，每次2~5分钟，以保证等离子体点火设备可靠备用。公司曾多次发生辅机故障、低负荷消缺事件，最低负荷减至60MW，投入一层等离子体即可达到稳燃效果。2009年11月9日，#2炉因汽包水位调节异常发生锅炉MFT保护动作，锅炉灭火事件。从锅炉吹扫、汽轮机减负荷，到汽轮机带负荷正常，耗时10分钟，期间再

热蒸汽温度最低降至480℃，发电机未解列。2008年~2010年，#

1、2机组滑参数停机共计16次，汽轮机中压内缸高点金属壁温通常降至300℃以下，2009年4月21日#1机组滑停，缸温最低降至274℃，给检修预留了充足时间。

总结多次滑停成功经验：

 锅炉燃烧工况稳定，热负荷降低均

匀；

 磨煤机煤量调整范围大，可少煤量

长时间运行；

 滑停过程中经济成本低，无燃油，消耗等离子体发生器的阴阳极材料。

滑停主要操作：最终保留两台磨煤机运行，保持一层或两层等离子体（A或B磨故障时），维持50t/h左右煤量，机组负荷在50MW左右，降低汽缸温度。

存在问题：滑停过程中，两台磨煤机运行中，其中一台磨煤机跳闸、或不出力，导致燃料释放热量大幅降低，使汽包水位发生大幅变化，调整不及时容易造成MFT保护动作。

总结：东胜公司自2008年1月24日＃1机组移交生产，6月28日＃2机组移交生产发电，两年来，在等离子体点火启动、低负荷消缺、辅机故障稳燃，锅炉灭火处理过程中，等离子点火系统着火稳定，稳燃效果好，启动投运快，故障率低，经济性好，得到充分证实。公司锅炉采用四角切园燃烧、固态排渣煤粉炉；制粉系统采用冷一次风、正压直吹式、液压变加载中速磨煤机；及两层等离子体点火燃烧器系统；在300MW机组中是一种非常典型组合，其适应低负荷、掺烧劣质煤能力好。结合当前环保、经济、可持续发展的要求，东胜公司锅炉配置、机组启动方式值得大力推广。

第四篇：等离子切割机价格,等离子切割机安全操作规程

济南精华数控设备有限公司

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1、横梁采用轻型结构设计，该结构具有刚性好，自重轻，运动惯量小等特点。

2、龙门式结构，Y轴采用同步双电机双驱动以及X.Y.Z三轴采用双直线导轨，传动平稳，运行精度高。

3、自动优化加工顺序，同时还可以手工调整，减少加工时间，提高加工效率。独特断点、断电处理，加工过程可以沿轨迹前进、回退，灵活处理加工过程遇到的断弧、断电情况。系统调入图形图像数据后，可进行排版编辑（如缩放、旋转、对齐、复制、组合、拆分、光滑、合并等操作）。

4、与其它广告设备（吸塑机、剪齿机、雕刻机）配套，形成广告字加工工艺的流水线，彻底解决传统手工加工方式。工作效率提高几十倍。

5、切割口小，整齐，无掉渣现象，避免了二次修整加工。

6、适用铁板、铝板、镀锌板、白钢板、钛金板等金属板材。

7、切割速度快，精度高且成本低

8、数控系统配置高，自动引弧，性能稳定。

9、支持文泰，北航海尔，ARTCAM，Type3等软件生成的标准G代码路径文件，也可以通过软件转换读取AUTOCAD等软件生成的DXF格式文件。

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1、横梁采用轻型结构设计，该结构具有刚性好，自重轻，运动惯量小等特点。

2、龙门式结构，Y轴采用同步双电机双驱动以及X.Y.Z三轴采用双直线导轨，传动平稳，运行精度高。

3、自动优化加工顺序，同时还可以手工调整，减少加工时间，提高加工效率。独特断点、断电处理，加工过程可以沿轨迹前进、回退，灵活处理加工过程遇到的断弧、断电情况。系统调入图形图像数据后，可进行排版编辑（如缩放、旋转、对齐、复制、组合、拆分、光滑、合并等操作）。

4、与其它广告设备（吸塑机、剪齿机、雕刻机）配套，形成广告字加工工艺的流水线，彻底解决传统手工加工方式。工作效率提高几十倍。

5、切割口小，整齐，无掉渣现象，避免了二次修整加工。

6、适用铁板、铝板、镀锌板、白钢板、钛金板等金属板材。

7、切割速度快，精度高且成本低

8、数控系统配置高，自动引弧，性能稳定。

9、支持文泰，北航海尔，ARTCAM，Type3等软件生成的标准G代码路径文件，也可以通过软件转换读取AUTOCAD等软件生成的DXF格式文件。济南精华数控设备有限公司

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等离子切割机那个牌子好，就选济南精华数控

应用范围：

精华1325数控等离子切割机是一种自动化的高效切割设备，它适用于各种碳钢，不锈钢以及有色金属板材精密切割、打孔。适用于广告立体发光字、槽形字的金属面板及底板进行切割、广告装饰及钣金件切割，切割精度达到优良指标。如配备美国海宝等离子电源可达到激光切割机下限。性能特点：

1、横梁采用轻型结构设计，该结构具有刚性好，自重轻，运动惯量小等特点。

2、龙门式结构，Y轴采用同步双电机双驱动以及X.Y.Z三轴采用双直线导轨，传动平稳，运行精度高。

3、自动优化加工顺序，同时还可以手工调整，减少加工时间，提高加工效率。独特断点、断电处理，加工过程可以沿轨迹前进、回退，灵活处理加工过程遇到的断弧、断电情况。系统调入图形图像数据后，可进行排版编辑（如缩放、旋转、对齐、复制、组合、拆分、光滑、合并等操作）。

4、与其它广告设备（吸塑机、剪齿机、雕刻机）配套，形成广告字加工工艺的流水线，彻底解决传统手工加工方式。工作效率提高几十倍。

5、切割口小，整齐，无掉渣现象，避免了二次修整加工。

6、适用铁板、铝板、镀锌板、白钢板、钛金板等金属板材。

7、切割速度快，精度高且成本低

8、数控系统配置高，自动引弧，性能稳定。

9、支持文泰，北航海尔，ARTCAM，Type3等软件生成的标准G代码路径文件，也可以通过软件转换读取AUTOCAD等软件生成的DXF格式文件。济南精华数控设备有限公司

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冲割一体机电脑数控等离子发光字冲孔字金属广告冲割设备

整机结构及运行模式

1.组成部分：冲孔主机、进口高频增压系统、等离子切割台面、等离子割枪、可折叠托料架、电控柜及四轴联动控制系统组成

2.运行模式：冲割功能可单独使用，也可一次性完成，期间无需人工操作。做外漏发光字只需人工把板材放入台面，利用气动钳固定，运行加工程序后自动优先运行冲孔程序，待冲孔完毕后，自动运行等离子切割程序，大大提高生产效率。3.占地面积同比普通机床减少三分之二，噪音小，大大降低多加工场地的需求。4.机床的各部分都装有急停开关，出现紧急情况随时可按急停开关，系统会自动按暂停处理，待情况处理完毕后，可继续运行加工程序。

5.冲床的主机是有线轨和硬轨结合，保证运行速度及冲孔时产生的巨大压力，不会伤及导轨。

6.超强的环境适应性，本机床精密部件均用防尘装置防护，适应各种恶劣环境，产热部件均配有强风风扇降温，防止夏天过热损坏零部件，延长设备的使用寿命，减少故障率。济南精华数控设备有限公司

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第五篇：等离子点火控制逻辑(小结)定稿

华能玉环电厂等离子逻辑审查会议纪要

2006年5月28日，华能浙江分公司组织烟台龙源、华东电力设计院、西安热工院、杭州意能、华能太仓电厂专家在玉环大酒店召开了等离子逻辑审查会。会上确定了等离子控制逻辑和运行方式。

1．等离子点火控制方式：

a.运行人员在DCS操作员站上进行操作，工业电视的等离子监视器上观看等离子燃烧器的图像火检画面。

b.等离子与磨煤机，油枪，FSSS保护控制相关的逻辑，在DCS系统进行组态设计，通过硬接线方式与等离子控制系统的PLC柜进行保护信号传递。c.等离子燃烧器的管理和相关仪表，电气设备的控制和显示信号由PLC柜完成，与DCS系统采用通讯方式完成操作和相关信息显示。

d.在#1，#2机组的操作员站上设置合闸、分闸按钮，对公用的电源系统进行控制。（两台炉DCS的合闸按钮相互闭锁）

2．等离子点火是在完成点火前的准备工作后（一次风机也要启动），运行人员按下等离子程控启动按钮，8只等离子发生器同时拉弧。设计有运行人员单只手动拉弧操作方式。

3．在A磨煤机启动前，有部分等离子发生器起弧不正常，由PLC自动判断，并重新拉弧（最多两次），并发出报警信号。运行人员可以手动单只拉弧。需要专家确认： 能否自动拉弧，拉弧间隔时间多少合适 讨论： 等离子灭弧故障原因很多，阴极步进电机也有个运行时间

结论：自动拉弧一次，保留手动拉弧

4．A、B层燃烧器设计有“正常启动模式”和“等离子启动模式”，切换采用操作员按钮切换。

需要专家确认： 两种启动模式的切换，是否需要设置负荷等限制条件 讨论： 切换，应该由运行人员综合考虑锅炉工况，B磨煤机投运后，尽快切换到正常启动模式。

结论：由运行人员选择，B磨煤机投运后，适当时机切换到正常启动模式

5．“正常模式”运行时，等离子燃烧器对应的A磨煤机维持原有的FSSS逻辑。6．“等离子模式”运行时，等离子燃烧器对应的A磨煤机FSSS启动条件中，增加等离子电弧（8支）均运行条件，删除油燃烧器着火的条件

需要专家确认： 能否7支等离子运行（另外的一支投入油枪），就可以启动A磨煤机。

讨论： 需要和三菱协商，是否容许油枪单只投入。启动磨煤机的条件应该从严。

结论：启磨应8支等离子发生器都拉弧成功。等三菱同意后，启动条件可以修改为至少7支等离子（另外1支投入油枪）

7．“等离子模式”下，A给煤机启动后，120秒内，任一等离子发生器灭弧且相应的油枪未投入，即判断等离子点火不成功，跳A磨煤机，将一次风机动叶关到5%开度。

需要专家确认：等离子点火不成功，能否只是跳磨煤机，不去触发MFT 讨论：综合考虑：

a.给煤机启动后，到有煤粉进入炉膛的时间

b.进入锅炉的煤粉（含自动投入的油），没有点着可能造成的危险，c.判断燃烧器着火的条件（等离子有弧，煤火检有火，联锁投入的油枪有火）

结论：跳磨煤机，触发MFT，A给煤机启动后，120秒内，任两角断弧且没火焰(煤火检无火，联锁投入的油枪无火)，跳磨煤机，任意一角断弧，自动投油枪，不跳磨煤机。

8．“等离子模式”运行时，任何两角及以上等离子发生器在断弧状态且对应油枪均未投入时，跳A磨煤机。

9．“等离子模式”运行时，如A磨煤机跳闸，联跳所有等离子发生器。10． “等离子模式”下A层8支燃烧器均检测到火焰后，任意一角等离子发生器断弧时，有以下几种处理方式：

a.A磨煤机出力≤ 40 T/H且断弧角油枪未投入运行时MFT，重新点火。b.A磨煤机出力＞40 T/H，延时10S自动投入相应的点火油枪，故障消除并操作员重新操作起弧成功后，手动退出相应的点火油枪。需要专家确认： 磨煤机的出力在多少，等离子灭弧，需要重新点火。讨论：考虑等离子发生器故障处理（常见的是更换阳、阴极头）时保护不能退出。结论：任意一角等离子发生器断弧时，自动拉弧一次，同时启动相应油枪一次（延时时间为油枪的投运时间），不成功跳磨。任意二角等离子发生器断弧跳磨。

11． “等离子模式”运行时，B层燃烧器对应的B磨煤机启动允许点火条件中，设计为A磨煤机运行且出力≥40T/H和等离子电弧运行条件（至少7等离子发生器有火）相与。

需要专家确认： B磨煤机启动的条件是否合适

讨论：考虑防止运行人员在A磨煤机负荷未稳定的时候，提前启动B磨煤机，可能造成喷入的煤粉不能正常燃烧，引起灭火。

结论：同意“等离子模式”运行时，B层燃烧器对应的B磨煤机启动允许点火条件中，设计为A磨煤机运行且出力≥40T/H（具体值运行后再调整，B磨煤机投运时机，在运行规程中具体规定）。

12． 在“等离子模式”下的C/D/E/F层燃烧器、“正常运行模式”下的所有层燃烧器按照FSSS正常保护进行控制。

13． 等离子燃烧器在锅炉燃烧不稳时的助燃运行方式：

a.机组正常运行中降负荷到最低稳燃负荷区时≤40%，操作员手动根据需要单只投入等离子发生器，也可以采用操作员整组启动方式。

b.机组因RB快速减负荷时，自动采用1，3，5，7方式对角投入等离子发生器，操作员也可以手动根据需要单只投入等离子发生器。

需要专家确认：机组因RB快速减负荷时是否采用自动投入等离子发生器助燃 讨论： RB发生时，有投油枪和不投油枪两种处理方式。考虑到这时锅炉切磨煤机引起燃烧工况恶化，等离子发生器投入，可以在不增加锅炉热负荷的情况下，很好的稳定A层。考虑到龙源对磨煤机高负荷情况下，对等离子燃烧器的保护条件。

结论：机组因RB快速减负荷时自动投入8支等离子助燃（前提是A磨煤机运行），10min 后A煤量＞55 T/H自动停等离子发生器

14． 15． 16．

锅炉MFT时，按FSSS方式保护动作，同时所有等离子发生器跳闸，并禁在主控室光字牌上设计有 “有等离子发生器跳闸”，“载体风压低”，“燃在等离子操作画面上，显示其他的报警信息。止锅炉启动。

烧器壁温高”等报警信号。

等离子发生器的安装问题：

1,确定等离子发生器安装位置。2,RB顺序与等离子发生器使用的矛盾。结论由领导定：

1,确定等离子发生器安装位置：A磨最合适。只有一层不能摆动，与温度控制一致。备选方案C磨。

2, A磨不是主力磨时，在RB时等离子发生器不可使用

参加会议人员：

华东院： 金黔军

烟台龙源： 王新光 苗雨旺 郝欣冬 陈彦森 西安热工院： 马晓龙 赵景涛 王海涛 杭州意能： 尹峰 蒋健

华能玉环电厂： 马巧春 陈敏 王志 常毅君 时标 华能太仓电厂： 孙纪伟