对电厂锅炉水冷壁的防高温腐蚀和磨损各种方法综合考虑,比较理想的方法是采用热喷涂技术。对其水冷壁进行了防腐耐磨超音速电弧喷涂。钢铁材料的表面防护涂层分两大类。一类是隔离涂层,锅炉金属喷涂如电镀铬、油漆及有机涂料;另一类是阳极涂层,如电镀锌、热浸或喷涂45CT合金作为牺牲阳板仍对该处表面钢铁具有防腐蚀保护作用,避免孔隙腐蚀、保护层下腐蚀及由此引起涂层的脱落,阳极涂层还兼有隔离涂层作用。泰安锅炉金属喷涂选择防腐蚀涂层材料除考虑其阳极性外(即选择阳极电位低于钢铁的金属成份),还应要求其热膨胀系数接近钢铁材料,具有良好的塑性,以避免脱层,材料还应具有一定的抗冲蚀能力。对选择的一种或几种材料应进行喷涂试验、性能试验和对比试验等。喷涂后涂层与基体金属表面产生原子扩散,形成冶金结合。
煤粉锅炉遭受腐蚀的部位通常是水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤气管,即所谓“四管” 。这些部位在煤粉燃烧过程中,直接与 火焰及燃烧产物接触,经受高温、腐蚀、磨损和应力的共同作用而失效。引发锅炉爆管的机因十分复杂。管材制造、冶金质量、安装、焊 接等原始质量问题。也有运行中内壁承受高温、高压,外壁经受高温燃气腐蚀,颗粒冲蚀、直至运作制度、管理与维护等,这些因素不下十几项,但 90﹪左右的爆管本质原因是管材经高温、腐蚀、磨损和 应力的共同作用,出现材料的损伤和裂纹扩展所致。在繁多的失效因素中,应力损伤、蒸气管内腐蚀、疲劳等属于取 材、制造、加工、维修和运行管理等原因有关,而腐蚀(高温氧化,熔盐和硫的腐蚀,应力腐蚀)和有关磨损则是表面工程技术可关注与设法解决的对象。
能量输入巨大,热焓输出相当于普通氧乙炔火焰的20余倍,火焰速度>7玛赫,温度约2600~3200℃,熔融粉末飞行速度>720米/秒,涂层性能卓越,适合喷涂碳化钨及部分合金。涂层结合强度高,理论研究认为,涂层结合强度与喷涂速度成正比,JP-5000实现了这个热喷涂界多年的追求,且能与基体产生部分微区冶金结合相,克服了碳化钨涂层易脱落的固疾。涂层呈压应力状态,熔融粉末高速撞击机件后,粉末颗粒形状改变,在JP-5000条件下近球形颗粒改变后,其长短轴比例可达>1/20,远大于普通火焰喷涂,这些形状改变后的颗粒的叠加所形成的涂层,具备了涂层应力状态由张应力向压应力转化的先决条件—理论研究认为—颗粒长短轴之比大于1/20时将出现压应力效果。综合性能优异,涂层孔隙率更低,硬度更高,耐磨性能更强,使用寿命显著提高。
能够喷涂的涂层材料种类范围特别广,包括各种金属及合金、陶瓷及金属陶瓷、塑料、非金属矿物等几乎所有固态工程材料。能够在多种基体材料上形成涂层,包括金属基体、陶瓷基体、塑料基体、木材甚至纸板上都能喷涂,被喷涂的材料范围也十分广泛,几乎不受限制。一般不受被喷涂工件尺寸、形状和施工场所的限制,既可在整个表面上进行喷涂,也可在大型构件的限定表面进行喷涂,既可厂内施工,也可现场施工。除喷焊外,热喷涂施工对基体的热影响很小,基体受热温度不超过200℃,基体不会发生变形和性能变化。热喷涂施工艺灵活,方便,迅速,适应性强。喷涂涂层含有不同程度的孔隙,对于耐腐蚀、抗氧化、绝缘等应用,一般不如整体材料。但可通过复合涂层系统设计等方法予以改进提高。
金属热喷涂包含火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和爆炸喷涂四大类,其中等离子喷涂和爆炸喷涂不适应电厂锅炉的现场操作,电弧喷涂和火焰喷涂可以满足现场操作条件,但火焰喷涂速度慢、工期长,被喷涂部位易产生应力集中和变形,而电弧喷涂技术却能很好地满足电厂锅炉现场大面积应用的各种条件。随着世界范围内科学技术的不断提高,电弧喷涂技术也获得了重大突破,超音速电弧喷涂设备的诞生,大大提高了涂层的性能。由于超音速电弧喷涂设备雾化的合金粒子均匀和飞行速度超过声音的速度,使涂层结合强度大大提高,涂层的致密度和均质度都很好。我公司目前使用的六套电弧喷涂设备全部是超音速电弧喷涂设备,多年来在全国各地电厂的受热面管道上制作了几万平方米的强化防护层,均获得了很好的使用效果。
水冷壁喷涂的防磨技术随着CFB锅炉运行年限的延长,水冷壁管的长期磨损导致整体或局部减薄直至爆管的现象时有发生,这样一来,水冷壁管局部更换新管已是必然。那么更换的新管 与未换管的焊缝在焊接后存在“凸点”或不平整将是不可避免的,于是焊缝又成了磨损的重点部位。如果采用电弧喷涂保护此部位,由于电弧喷涂的施工特性决定此方案是不可取的,而采用蓝泥防磨技术既能使不平整的焊缝得到很好的封闭式保护,水冷壁喷涂的防磨技术且对焊缝下部一定区域内的水冷壁管起到了很好的防磨保护作用,必要时在焊缝上下部位增加2-3道防磨裙带,效果更佳。实践证明,此防磨施[方案是目前水冷壁管换管后的较为科学和比较实用的种方案,且整个施I过程比较简单,得到了用户的致认可。