電力火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨研究

目錄/提綱：……
一、引言
二、水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機理
三、防止水冷壁高溫腐蝕和磨損的途徑
四、超音速電弧噴涂45ct合金的應(yīng)用
五、噴涂效果分析
六、結(jié)束語
……

　　
　　摘要：火力發(fā)電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機理復(fù)雜，它與爐膛火焰溫度、燃煤的含硫量、煙氣與灰分顆粒的沖蝕密切相關(guān)。防止水冷壁高溫腐蝕和磨損的常用方法有兩類，即非表面防護方法和表面防護方法。本文針對廣東沙角 b 電廠 3# 爐，本公司采用超音速電弧噴涂 45ct 合金涂層工作壽命已近四年，認為積極采用熱噴涂技術(shù)是火電廠鍋爐水冷壁高溫防腐耐磨涂層最可靠的解決方法。
　　關(guān)鍵詞：鍋爐水冷壁 高溫腐蝕和磨損 超音速電弧噴涂
　　一、引言
　　鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損一直是電力系統(tǒng)普遍存在的嚴(yán)重問題，它的直接危害主要表現(xiàn)在以下兩個方面：
　　(1)使管壁減薄，據(jù)統(tǒng)計一般每年減薄量約為 1mm 左右，嚴(yán)重的可達 5~6mm 年，形成安全運行的嚴(yán)重隱患，增加了電廠的臨時性檢修和大修工作量，給電廠造成很大的經(jīng)濟損失。
　　(2)發(fā)生水冷壁突發(fā)性爆管事故，造成緊急停爐搶修，不僅打亂了電廠的正常發(fā)電秩序，減少發(fā)電產(chǎn)值，而且增加了工人勞動強度和額外的檢修費用，直接影響企業(yè)效益，同時也干擾了地區(qū)電網(wǎng)的正常調(diào)度，影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，由此也造成了很大的社會影響。
　　鍋爐運行過程中，由于燃燒煤中硫及其它有害雜質(zhì)的存在，在高溫下對水冷壁構(gòu)成腐蝕。這種現(xiàn)象在各個燃煤鍋爐中普遍存在，我們在各火
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面防護方法有：
　　a. 采用低氧燃燒技術(shù)。
　　b. 盡可能使各燃燒間的煤粉濃度均勻。
　　c. 合理的配風(fēng)及強化爐內(nèi)的湍流混合。
　　d. 控制適當(dāng)?shù)拿悍奂毝取?br>　　e. 避免出現(xiàn)受熱面壁溫局部過熱。
　　f. 在壁面附近噴空氣保護膜。
　　g. 加添加劑。
　　h. 控制合理的爐膛出口煙溫。
　　i. 對易產(chǎn)生高溫腐蝕的煤種采用抗腐蝕高溫合金。
　　j. 采用煙氣再循環(huán)。
　　k. 對受熱面的設(shè)計布置合理，以避開高煙溫區(qū)和高壁溫區(qū)出現(xiàn)。
　　l. 對易腐蝕區(qū)加爐襯防護。
　　非表面防護法的共同之處在于，一定程度上可以減輕水冷壁的腐蝕，但并不能真正做到防止其腐蝕。而且有些方法在實際運行中會因為各種原因而不能有效地實施，甚至個別方法還存在爭議，如爐襯防護，不但影響燃燒室吸熱能力，還會使腐蝕復(fù)雜化。故有必要尋求其它效果更好的表面防護方法。
　　對受腐蝕構(gòu)件表面覆蓋耐腐蝕的隔離層，是最直接有效的防腐措施，屬于高溫腐蝕的表面防護方法，主要
　　(1)涂刷法：涂刷的涂層塑性、熱膨脹性等不能適應(yīng)鍋爐內(nèi)環(huán)境及脫硫裝置，使用中易產(chǎn)生脫層，難于實際應(yīng)用。
　　(2)電鍍、熱滲鍍：鍍層的覆蓋性及結(jié)合度較好，但受工件尺寸限制，鍍件在現(xiàn)場拼焊中鍍層也會出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，降低使用性能。無法對已有設(shè)施進行再次防腐。
　　(3)熱噴涂：適合現(xiàn)場操作，涂層材料選擇范圍寬，組合方式多，能提供多種性能涂層，對已有設(shè)施的未防護部分進行追加防護，已防護部分進行再次防護。
　　超 音速電弧噴涂技術(shù)利用了流體力學(xué)中的“拉瓦爾原理”，使噴涂時的粒子速度真正超過了音速。我們通過對該技術(shù)的引進，特別是針對噴涂設(shè)備笨重、龐大、不利于現(xiàn)場施工的缺點，進行大膽的設(shè)備結(jié)構(gòu)改造和功能完善，達到的突出特點是現(xiàn)場實用性強、噴涂性能好、涂層質(zhì)量顯著提高。與普通電弧噴涂和火焰噴涂比較，其技術(shù)指標(biāo)有如下區(qū)別：
　　由于超音速電弧噴涂技術(shù)的先進性——離子噴射速度快(比普通電弧噴涂快4倍)，其技術(shù)性能比普通電弧噴涂有本質(zhì)的提高，改善了涂層的孔隙率、顆粒度、結(jié)合強度等性能，增加了涂層厚度調(diào)節(jié)范圍及可利用的涂層材料選擇范圍，可以大大拓展電弧噴涂的應(yīng)用范圍。
　　但原有超音速電弧噴涂的應(yīng)用還幾乎停留在普通電弧噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)上，只是簡單地利用其性能的提高，基本上處于一種被動應(yīng)用的狀況。比如噴涂材料，仍然沿用原有電弧噴涂用絲材，沒有針對超音速電弧噴涂技術(shù)的先進性專門開發(fā)新型涂層材料，我們投入了大量人力、物力、財力對其進行了進一步研究，開發(fā)出了mc鍋爐四管專用涂層、 nicr/cr 3 c 2 、 nicraife/cr 3 c 2 、 45ct 系列噴涂材料，增加其在電力系統(tǒng)的現(xiàn)場實用性，最大限度地利用該技術(shù)的先進性，實現(xiàn)良好的表面涂層。
　　四、超音速電弧噴涂45ct合金的應(yīng)用
　　對水冷壁的防高溫腐蝕和磨損各種方法綜合考慮，我們認為，比較理想的方法是采用熱噴涂技術(shù)。經(jīng)過一系列的準(zhǔn)備工作，于1999年5月廣東沙角b電廠3# 爐大修期間，我們對其水冷壁進行了防腐耐磨超音速電弧噴涂。 鋼鐵材料的表面防護涂層分兩大類。一類是隔離涂層，如電鍍鉻、油漆及有機涂料；另一類是陽極涂層，如電鍍鋅、熱浸或噴涂45ct合金作為犧牲陽板仍對該處表面鋼鐵具有防腐蝕保護作用，避免孔隙腐蝕、保護層下腐蝕及由此引起涂層的脫落，陽極涂層還兼有隔離涂層作用。
　　選擇防腐蝕涂層材料除考慮其陽極性外(即選擇陽極電位低于鋼鐵的金屬成份)，還應(yīng)要求其熱膨脹系數(shù)接近鋼鐵材料，具有良好的塑性，以避免脫層，材料還應(yīng)具有一定的抗沖蝕能力。對選擇的一種或幾種材料應(yīng)進行噴涂試驗、性能試驗和對比試驗等。
　　對于水冷壁防高溫腐蝕和磨損噴涂，我們開發(fā)的噴涂材料是自發(fā)放熱型材料45ct，噴涂后涂層與基體金屬表面產(chǎn)生原子擴散，形成冶金結(jié)合，涂層又形成粗糙表面，便于與工作層連接，提高涂層的結(jié)合強度。噴涂層材料的膨脹系數(shù)與水冷壁管材料接近，使涂層在交變熱應(yīng)力作用下不會脫落，它具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、延展性好、抗沖蝕能力強且價格便宜等特點，涂層厚度 0.8~1.0mm。噴涂工藝如下：
　　a. 噴砂打磨：
　　噴涂前的基體表面必須清潔、無油污、且須達到清潔和毛化要求。噴砂打磨的目的是使水冷壁管表面呈灰白色的金屬外觀和均勻粗化。噴砂后，基體表面粗糙度應(yīng)達到 rz40~80um。且干燥、無灰塵、無油污、無氧化皮、無銹跡。選擇磨料時，根據(jù)基體金屬的種類和涂層的厚度而定，磨料必須清潔、有棱角，才能保證涂層與基體結(jié)合良好。我們選擇棕剛玉 ……（未完，全文共4868字，當(dāng)前僅顯示2458字，請閱讀下面提示信息。收藏《電力火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨研究》）