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。
根据不同的应用环境、条件和要求,需要选择合适的热喷涂工艺。热喷涂的工艺选择可依据以下原则:涂层结合力要求不高,喷涂材料的熔点不超过2500℃,可采用设备成本低的火焰喷涂。对涂层性能要求较高的某些比较贵重的机件,应采用等离子喷涂。工程量大的金属喷涂施工宜采用电弧喷涂。要求高结合力、低孔隙度的金属或合金涂层可采用超音速喷涂;喷焊的使用范围有一定局限性,几何形状比较简单的大型易损零件,如轴、柱塞、滑块、液压缸、溜槽板等;要求高结合力、低孔隙度的金属或陶瓷涂层则可采用低压等离子喷涂;爆炸喷涂可用于重要零部件的强化。对于批量大的工件,宜采用自动喷涂。安全性要求特别高的机件,选择喷涂工艺及材料前须进行试验和论证。
在喷涂过程中或涂层形成后,日照锅炉超音速喷涂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。锅炉超音速喷涂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。
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。