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。
表面锅炉喷涂工程是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面和非金属表面的形态、化学成份和组织结构和应力状态,以获得所需要表面性能的系统工程。 表面喷涂工程综合了多个领域的基础理论、技术和最新成果。表面工程技术因在基体材料表面制造了一层涂层或薄膜,或通过表面改性赋予材料许多特殊性能,使材料的表面性能大大优于材料基体,不仅能大大延伸基体材料的应用领域,而且解决了许多领域中材料无法满足环境要求的问题。表面工程技术在解决人类发展中遇到资源、能源、环境等共同问题中起着不可替代的重要作用。 由于表面喷涂工程技术节能、节材,从而保护了人类赖以生存的宝贵资源,同时还对环境保护起到了非常关键的作用。
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,锅炉耐磨喷涂如电镀铬、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。湖南锅炉耐磨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。
电弧喷涂原理应用电弧喷涂技术是以两根连续卷进的金属丝作为自耗电极,分别接直流电源的正负极。在金属丝端部短接的瞬间,两根金属丝间产生电弧,接触点产生高热。在电源的作用下,维持电弧稳定燃烧,在电弧发生点背后由喷嘴喷射出的高速气流,使熔化的金属雾化成微粒,在高速气流的推动下喷射到经预理基材表面形成涂层。喷涂时基材温度小于150℃,对基材性能不会有任何影响。超音速电弧喷涂会使粒子速度接近音速,从而使涂层具有更高的结合强度。喷涂时,应杜绝为图工作方便,人为的将一次即可形成的涂层,进行上下分区工作,增加结合过渡区。喷涂后涂层覆盖均匀目测表面应无麻点,无起皮、开裂,鼓包、脱落现象,表面呈银白色。取若干点用测厚仪进行厚度测量,与喷砂后的测量值进行校对比较,取平均值。
根据循环流化床锅炉工况条件,水冷壁管防磨热喷涂涂层应有下列要求涂层对基体必须有良好的结合,防止在运行条件下因物理和化学的作用而脱落,即使出现意外情况,例如出现漏水骤然冷却、突然过热等。涂层应与基体有大体一致的热膨胀系数。涂层不应是严重隔热的,喷涂后的涂层要不影响水冷壁管正常的热交换功能。涂层不能损害基体,尤其工件加热到高温时。涂层在运行条件下,要有良好的耐磨性,耐热性和抗氧化能力。有尽可能低的经济成本。目前仍存在垂直水泠壁受热面磨损严重、防磨措施不力的问题,许多锅炉运行时间不长即出现水冷壁管磨损爆管泄漏. 由于垂直水冷壁磨损造成的事故接近锅炉事故停炉总数的50%。垂直水冷壁受热面管子磨损爆管已是CFB锅炉被迫停炉的主要原因之一