本发明专利技术涉及一种奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺及其装置，所述工艺中硬度≥４５ＨＲｃ的钢丸以高压气为载体经喷枪以Ｐ≥１．０ＭＰａ射击钢管内壁生成具组织和应力强化的硬化层，使距其内壁６０μｍ处硬化层的硬度大于２８０ＨＶ或与基体相比较硬度差大于１００ＨＶ，提高了钢管内壁抗高温蒸气氧化腐蚀的性能。所述装置包括移动式喷丸机及与之连接的喷枪、两钢丸回收仓及其下方的输送带、与该输送带末端相连的钢丸提升机及其顶端连接的筛选器，其中，两钢丸回收仓仓口与钢管两端外表面密封连接形成兼有喷丸室功能的钢丸回收密封仓，而喷丸机带动喷枪沿钢管长度方向移动，通过钢管两端的钢丸回收仓及其下方的输送带实现钢丸的循环使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工 艺及其装置，尤指火力发电用超临界和超超临界压力锅炉过热 器、再热器等高温段奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁抗高温蒸汽氧 化腐蚀的喷丸强化工艺及其装置。
技术介绍
我国火电发电已经进入超临界和超超临界压力的发展时代，电站锅炉的蒸汽出口压力已达28MPa,蒸汽出口温度高达605。C, 在如此高的参数下，锅炉受热面管系高温段通常使用18Cr-8Ni 型的TP304H、 TP321H、 TP347H等奥氏体不锈耐热钢管的内壁 面临着高温蒸汽氧化腐蚀的威胁。为了防止18Cr-8Ni奥氏体不锈耐热钢管内壁的高温蒸汽氧 化腐蚀，现时，本专利技术人专利技术的"奥氏体不锈耐热无缝喷丸钢管，， 使超临界和超超临界锅炉受热面管系设计选用18Cr-8Ni奥氏体 不锈耐热"喷丸钢管"成为可能，这种"喷丸钢管"是在钢管内 壁实施喷丸强化加工，使其内壁表层获得组织和应力强化，用以 提高18Cr-8Ni奥氏体不锈耐热钢管抗高温蒸汽氧化的性能。为了使钢管内壁喷丸强化达到预期效果，需要有特定的喷丸 强化工艺以及为实现喷丸强化工艺和适应工业化生产为目的的喷丸装置。但是，国内仍没有任何加工工艺或是适当的装置能够 对奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁进行强化加工。为了实现钢管内壁喷丸强化加工，可借鉴的技术是用于清除金属表面氧化皮污垢 或涂装前的表面预处理的喷丸工艺和设备，但是，利用该方法既 不能在钢管内壁表层形成硬化层，也不能达到预期的抗高温蒸汽氧化腐蚀的效果，具体而言，其存在如下缺陷1. 气源压力低，P^0.8MPa，没有足够的气源能量射击钢管内 壁生成硬化层；2. 喷嘴是散射结构，不能集聚足够气流能量射击钢管内壁；3. 喷杆为压力软管，既不能保证喷嘴对中360。均勻散射，也 不能保证喷嘴沿长度方向匀速、可调行进；4. 如要实现工艺自动化需配置复杂喷枪对中旋转机构，并且 长度只限于2M以内；5. 依该工艺及其装置作业时，操作工与喷丸工作室同处一 室，且开放式回收钢丸具结构性缺陷，从而，不仅钢丸不能全数 回收循环使用，而且钢丸及其粉尘给操作工的健康会带来极大伤 害。由此可见，将金属材料表面清理的喷丸工艺及其设备用于钢 管内壁强化，不能形成达到主要技术指标的抗高温蒸汽氧化腐蚀 的硬化层。
技术实现思路
本专利技术是在金属材料表面清理喷丸技术基础上自主创新的 技术研发成功的，因为金属材料表面清理喷丸技术存在着前述先 天性的设计缺陷，既不能达到喷丸钢管的技术要求，也不能出现 硬化层，故而无法运用在无缝钢管内壁喷丸强化工艺上；本专利技术 人乃针对无缝钢管内壁喷丸强化工艺所需的条件进行研究，经过 大量的喷丸实证试验，发展出了本专利技术的适应工业化生产的奥氏 体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺及其装置。本专利技术的主要目的为提供一种奥氏体不锈耐热无缝钢管内 壁喷丸强化工艺及其装置，旨在通过此工艺及其装置，使钢管内 壁硬化层的层深不小于75pm，在离钢管内表面60[im硬化层的 硬度不小于280HV或与基体相比较硬度差不小于100HV,以提 高上述钢管内壁抗高温蒸汽氧化腐蚀的性能。为达到上述目的，本专利技术的奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺是钢丸以高压空气为载体形成丸气混合流，经喷枪增 速雾化对钢管内壁射击，以使钢管内壁表层达到组织和应力强化的目的；其中该钢丸是材料为 18Cr-8Ni , 直径为 0.3mm^D《0.6mm的球钢丸，其硬度^45HRc,喷枪的喷丸压力 P^1.0MPa。前述的奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺，其喷丸 系统对钢管内壁进行喷丸强化时的喷枪加工移动速度 v^0.75M/min。本专利技术的奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化装置包括 一移动式喷丸才几、与移动式喷丸才几连接的喷4&、两个钢丸回收仓、一i殳于两钢丸回收仓之间的工^f立座、 一位于钢丸回收仓下方的#r 送带、 一与输送带末端相连的钢丸提升机、 一与钢丸提升机连接 的筛选器。工件是架设在两钢丸回收仓之间的工位座上，钢丸由两钢丸 回收仓引入输送带，经提升机及筛选器灌入喷丸机与气源充分混 合，并以高压气源为载体，经喷枪加速和雾化对受喷钢管内壁实 施喷丸强化加工。由喷4&喷出的钢丸经两钢丸回收仓引入输送带 而源源不断可循环地供喷丸作业使用。此外，上述装置的移动式 喷丸机安置于一小车平台上而可沿钢管长度方向移动。所述喷丸机装有4支喷枪，其容积达L5M3, —次装丸量达 7p屯，可供至少5次喷丸作业。所述两钢丸回收仓的仓口可与工件的两端外表面密封连接， 组成兼有喷丸室功能的钢丸回收密封仓。本专利技术的喷丸强化工艺及其装置具有以下优点1. 喷丸压力高，P^1.0MPa，单枪供气量^10MVmin,有足够 气源能量将钢丸射击长达12M的钢管内壁生成硬化层，且适应 工业化生产。2. 单枪喷丸量(w)为lkg/min《w^20kg/min ，喷枪加工移动速 度0.1 M/min sv^2.0M/min ,由此能形成浓度适宜的钢丸射击 钢管，从而可有效强化钢管内壁，使其具备抗高温蒸汽氧化腐蚀 的性能。3. 喷丸机上设有喷丸量上、下报警装置及4支喷枪，喷丸机 装丸量可达7吨， 一次装丸即可供5次共计20根钢管内壁全程 喷丸，生产效率高。4. 喷丸机上出丸阀耐磨、耐冲刷，并可在较大范围内调整出 丸量，从而使单枪出丸量达lkg/min^w^20kg/min。5. 喷丸机置于小车上，其喷枪移动速度可调范围大，可使喷 喷枪加工移动速度控制在v^0.75M/min。6. 喷4仓由法兰与喷丸机出丸阀相连接，随小车匀速移动时， 钢丸以高压气源为载体，经喷枪增速沿钢管长度全程与钢管中心 自动对正由喷枪的喷嘴360°射击钢管内壁，从而实现喷丸强化 加工。7. 喷丸后钢管内壁达到的主要技术指标为钢管内壁硬化 层的层深大于75fim;距钢管内壁60pm处硬化层的硬度大于 280HV,或与基体硬度相比较硬度差大于IOOHV。8. 喷丸强化装置的钢丸回收仓兼有密封和回收的双重功能， 使操作工与喷丸工作室不同处 一 室，不仅钢丸能全数回收循环使 用，而且防止了钢丸及其粉尘给操作工的健康带来伤害。9. 喷丸生产线中的物流(气源、钢丸源和钢管)、喷丸工艺 的主要技术参数(如气源压力、喷丸速度)均采用PLC制电气 自动控制，在节省人力的同时还能保证其精确度，从而实现喷丸 自动化。附图说明图1为本专利技术工艺的主要流程图；图2为本专利技术装置的工艺生产线示意图。具体实施方式在本专利技术奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺中，其 选用内径(ID) 24mm^IDs60mm、长度不大于12M的奥氏体不 锈耐热无缝钢管来进行加工，而所选用的方法是以P^1.0MPa的高压空气带动硬度为45HRc的钢丸经喷枪增速对钢管内壁射击， 以应变强化物理方式进行加工，以使钢管内壁表层达到组织和应 力强化的目的。参照图1中本专利技术工艺的主要流程图，可看出本专利技术是将钢 丸经由输送、提升、分选后送入移动式喷丸机之中。同时，气源 由空气压缩机增压，经储气缸稳压及油水分离操作后也送入移动 式喷丸机之中；4妄着，高压气源和钢丸源在移动式喷丸才几混合形 成丸气混合流，经喷枪增速对受喷钢管内壁实施喷丸强化加工， 而由喷枪喷出的钢丸经回本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁喷丸强化工艺，其特征在于：所述工艺是以高压空气带动钢丸形成丸气混合流经喷枪增速对钢管内壁射击，受击内壁表面的应变硬化使钢管表层形成组织和应力强化；其中所述钢丸的硬度≥４５ＨＲｃ，所述喷枪的喷丸压力Ｐ≥１．０ＭＰａ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陶贵钧，马耀根，
申请(专利权)人：上海新亚欣科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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