热喷涂技术中寻求一种有效的解决途径。喷涂工艺既可以修复已失效的旧工件,也可以在新工件投入工作前进行强化预保护,也可以二者兼用。冶金工业生产特征冶金工业生产从矿石到金属材料,其间经过开采、运输、贮存、破碎、分级、选别、液固分离、制团、烧结、冶炼、铸型、精炼等多道生产环节。每一环节的主体设备都处于高磨损、高负荷、高温和腐蚀等极其恶劣的工况条件下,这些因素导致生产设备的失效,使冶金工业成为国民经济的耗材耗能大户。面临这种情况,为了维持生产,每年必须耗用大量的备品备件,有些还需进口。
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,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。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。
锅炉受热面通常指接触火焰或者烟气- -侧是金属表面积,另一侧是水或者导热油,用来进行热交换的金属表面。包括过热器、再热器、省煤器、水冷壁、SCR、 烟道冷凝器、空气预热器等。锅炉受热面一般有两种腐蚀:高温腐蚀、氧化腐蚀,主要介质为硫酸盐和硫化物的腐蚀。燃烧区高温受热面容易产生高温腐蚀、结焦、结渣,一般的防护措施:运行中调整好燃烧,控制合理的过剩空气系数,防止一次风冲刷壁面,使未燃烬煤粉在结焦面上停留,合理配风,防止喷燃器附近壁面出现还原性气体。提高金属的抗腐蚀能力,降低燃料中的含硫量,确定合适的煤粉细度。提高金属的抗腐蚀能力,可以采用抗腐蚀更强的合金钢,或者喷涂抗高温防腐陶瓷涂料。ZS-811高温防腐涂料,最高耐温可达2300度,该涂料的基料和填料均由耐热、特种材料组成。
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。
对于应用于航空发动机的等离子喷涂粉末进行了成分、形貌和结构分析,对比国内研制的与国外生产的同类型粉末,结果表明,国产试制粉末虽然在粉末成分、形貌、粒度及其分布等方面已达到或接近国外水平,但水冷壁防磨喷涂喷涂后涂层组织结构、密度及组成相分布等与国外同类涂层相比差距较大,因此,结合喷涂工艺对粉末和涂层性能进行综合评价是航空涂层国产化工作的一项重要内容。喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。福州水冷壁防磨喷涂热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉,按不同的涂层硬度,分别应用于机械零部件的修理和防护。基体材料不受限制,可以是金属和非金属,可以在各种基体材料上喷涂;可喷涂的涂层材料极为广泛,热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料,喷涂过程中基体材料温升小,不产生应力和变形。
在喷涂过程中或涂层形成后,对金属基体和涂层加热,使涂层在基体表面熔融,并和基体产生扩散或互熔,形成与基材冶金结合的喷焊层,这也是热喷涂的方法之一,称为热喷焊(简称喷焊)。腐蚀从表面开始,磨损在表面进行,疲劳因表面损伤而显著加速。作为表面工程技术重要分支之一的热喷涂技术,在锅炉防护领域的应用是科技发展的必然结果。目前,在我国燃煤电厂锅炉防护领域中应用最为广泛的是电弧喷涂技术。此外,超音速火焰喷涂技术以及火焰喷涂(焊)技术也有一定程度的应用。