获奖项目名称：

受热面管堆焊高熵合金涂层关键技术研究及应用

第一完成单位：

广东省特种设备检测研究院

项目联系人：

赵仲勋

联系人电话：

13580592077

联系人邮箱：

zhaozhongxun@gdsei.org.cn

项目简介：

2.1项目研究的目的意义
  锅炉、压力管道等承压类特种设备是工业生产和能源供应领域的核心装备之一，其在高温、高压、磨损、腐蚀等极端工况下发生失效是影响能源装备安全可靠运行的瓶颈。据《中国能源装备可靠性发展报告（2023）》统计，能源装备非计划停机导致年均经济损失超百亿元。对于锅炉而言，超过40%的锅炉非计划停机与受热面有关。因此，受热面部件的长周期安全可靠服役是制约能源装备行业高质量发展的瓶颈。
  受热面部件对材料性能要求苛刻，再加上锅炉往高参数、高能效方向发展。现有常规技术难满足其高质量再制造需求。目前，主要存在以下关键难点亟待攻克：一是激光堆焊用多功能一体化材料不足且依赖进口；二是受热面复杂曲面专用激光堆焊设备缺失；三是薄壁受热面大面积激光堆焊形性调控难；四是长时间激光堆焊实时智能检测技术空缺。
  激光堆焊高熵涂层技术可实现关键结构件的高性能、高精度修复及强化，制备的高熵合金涂层具有低稀释比、优异的抗蚀耐磨性，良好的物理冶金结合，成分和厚度可控等突出优势，已成为国内外相关领域科研、产业界的热点方向之一，该技术成为解决受热面部件防护难题的有效新途径。
  项目团队在周克崧院士领衔的现代材料表面工程技术国家工程实验室及省部级科技计划项目支持下，通过“产-学-研-用-检”的联合攻关，突破受热面管高性能材料与激光堆焊关键技术难题，实现关键装备与技术的自主可控及其规模化产业应用，对能源装备行业高质量发展具有重要意义。
2.2主要技术创新点
  针对目前受热面管激光堆焊涂层技术存在的难题，一是率先提出了跨尺度协同增强的垃圾焚烧锅炉用多功能高熵合金-陶瓷复合涂层设计新方法，研发了综合性能优异的高性能合金涂层。二是发明了弯管内壁自动行走激光堆焊增材设备及外壁复杂曲面摆动激光堆焊专用设备，实现了内径120 mm以上内复杂弯曲空间及外曲面的大面积精确堆焊。三是构建了基于响应面法和外场辅助的大面积激光堆焊精细控形方法，高效确定了激光堆焊工艺参数的优化窗口，变形量≤0.02mm/1000mm，成形精度达到±0.01mm。四是研发了原位在线监控和大数据驱动的激光堆焊缺陷自适应调控数智化新技术，克服了焊接图像噪声干扰、缺陷特征复杂等问题，实现了堆焊缺陷实时监测与工艺自适应调控，为受热面管制备高质量的大面积激光堆焊涂层奠定技术基础。
2.3成果产生的价值
  项目相关成果发表学术论文18篇，其中SCI/EI论文12篇，授权发明专利12件、实用新型专利1件、软件著作权1项，制定国家标准3项。成果已批量应用于能源、石化、海洋等领域，性能稳定可靠，产生了显著的社会与生态效益，新增经济效益7.14亿元，具有重大的工程价值与广阔的推广应用前景。