Soodakattilan Compound-putkien laserpuhdistus

Abstract

Laserpuhdistus on menetelmä, missä materiaalin pintakerros tai siinä olevat epäpuhtaudet poistetaan lasersäteen avulla ilman, että vaurioitetaan perusmateriaalia. Prosessi perustuu pääosin lasersäteen aikaan saamaan ablaatioon, jossa pintaan kohdistuva suuri energiaintensiteetti aiheuttaa epäpuhtauskerrokselle nopean lämpenemisen ja siitä johtuvan olomuodon muutoksen. Perusmateriaali säilyy vaurioitumattona, kun lasersäteen tehokuuteen vaikuttavat prosessiparametrit: aallonpituus, teho, puhdistuskuvio, säädetään niin, että energian absorptio kohdistuu ensisijaisesti epäpuhtauksiin, eikä perusmateriaaliin.

Laserpuhdistusta tutkittiin W2M Industries Oy:n kahdella kuitulaserlaitteella: 1 kW pulssitetulla kuitulaserilla ja 3 kW jatkuvatehoisella kuitulaserilla. Puhdistuskokeet suoritettiin soodakattilan Compound-putkista valmistetuille näytekappaleille. Tutkimuksessa arvioitiin useiden erilaisten puhdistuskuvioiden soveltuvuutta näytekappaleille. Tulokset osoittivat, että puhdistuskuviolla on merkittävä vaikutus peittävyyteen, puhdistustehokkuuteen, sekä pinnan laadun karkeuteen. Laserpuhdistusmenetelmällä saatiin oksidikerros puhdistettua, mutta pinnan karkeudessa tapahtuvat muutokset eivät ole kaikilta osin toivottuja ja vaatisivat jatkotutkimuksia, jotta puhdistusmenetelmä voitaisiin ilman riskejä ottaa käyttöön.

Laser cleaning is a surface treatment method in which a laser beam removes a material’s surface layer or attached contaminants without damaging the underlying substrate. The process is based on laser-induced ablation, where high energy density rapidly heats and alters the contamination layer, while process parameters such as wavelength, power, and cleaning pattern are adjusted to prevent energy absorption by the base material.

Laser cleaning was investigated using two fiber laser systems at W2M Industries Oy 1kW pulsed fiber laser and a 3kW continuous-wave fiber laser. Cleaning experiments were conducted on specimen pieces manufactured from recovery boiler compound tubes. The study evaluated the suitability of several different cleaning patterns for the specimens. The results showed that the cleaning pattern has a significant effect on coverage, cleaning efficiency, and surface roughness. The laser cleaning method successfully removed the oxide layer; however, the changes in surface roughness were not entirely desirable and would require further research before the cleaning method could be implemented without risk.