燃烧器是水煤浆加压气化系统中的核心设备,其安全稳定的长周期运行,是决定整个煤化工企业安全生产和运营成本的决定性因素。然而,燃烧器外喷头工作在高温、富氧、含硫氯,且有三相流冲刷的苛刻工况条件下,其平均使用寿命仅有60天左右。燃烧器的主要失效形式之一是其外喷头端面周围的放射状裂纹和龟裂,为了节省成本,对于未形成穿透裂纹的燃烧器外端面堆焊修复后可再使用。然而采用UMCo50同质焊丝堆焊修复的燃烧器使用寿命远低于原始锻件的寿命。因此分析UMCo50燃烧器外喷头端面在水煤浆加压气化苛刻工况条件下的失效机理,在此基础上设计新型钴基堆焊材料,力图提高堆焊修复后燃烧器的使用寿命,具有重要的理论意义和应用价值。本文采用金相显微镜、扫描电镜、能谱、X射线光电子能谱等测试分析手段对燃烧器喷头外端面的失效机理进行了分析;以UMCo50焊丝成分为基础,通过降低Fe含量、提高Cr含量,添加W、Ni、C、Si、Mn等元素,设计了四种堆焊材料,研究了堆焊层的微观组织、高温抗氧化性、耐熔盐腐蚀性以及高温耐磨性。本文的主要结论如下:（1）UMCo50材质的燃烧器外喷头端面表面完整致密的Cr2O3氧化膜能够保护基体金属免受腐蚀介质的侵蚀。在水煤浆加压气化的工况条件下,高速喷出的混合着氧气的水煤浆在喷口附近回流的机械冲刷作用,以及喷口附近高温下的工作应力,使氧化膜的局部发生破坏,导致O、S、Cl等元素形成的腐蚀性介质进入并与基体金属发生化学反应,进一步破坏氧化膜的稳定性和完整性。（2）S元素进入基体后更容易沿晶界扩展深入,并与Fe生成Fe S,进而与Fe形成熔点只有988℃的低熔点共晶物（Fe S+Fe）,形成的低熔点共晶物被冲刷掉后便形成蚀坑或蚀沟,由于应力的存在,在蚀坑或蚀沟底部有应力集中存在,诱发了应力腐蚀,导致蚀坑或蚀沟继续加深而最终形成裂纹。沿晶界析出的碳化物与基体的开裂及脱落,使裂纹更容易扩展;Cr23C6的析出与脱落,使晶界附近区域贫Cr,也促进了腐蚀沿晶界进行。（3）所设计的四种堆焊材料与UMCo50基体结合良好,成型质量良好。UMCo50堆焊层微观组织是具有胞状亚结构的平面晶,基体全部是钴基固溶体;RE1～RE4堆焊层微观组织以树枝状的钴基固溶体为主,树枝晶之间分布有碳化物及低熔点共晶物。（4）所设计的四种焊丝的堆焊层的硬度均高于UMCo50堆焊层,硬度由高到低的顺序为RE1＞RE3＞RE2＞RE4＞UMCo50;五种堆焊层的高温耐磨性的顺序与硬度一致。四种堆焊层硬度高,耐磨性好与添加的W、Mn、Si元素的固溶强化和析出的WC形成的第二相强化有关。（5）五种堆焊层的抗氧化性由低到高为UMCo50＜RE4＜RE2＜RE3＜RE1,形成的氧化膜主要由Cr2O3和Co Cr2O4构成;五种堆焊层耐高温腐蚀性由低到高顺序为UMCo50＜RE4＜RE3≈RE2＜RE1。设计的四种焊丝堆焊层的高温抗氧化性及耐蚀性得以改善与Cr含量提高和Fe含量降低有关。