锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案.docVIP

PAGE 一：锅炉腐蚀和磨损机理： 1 磨损状况及其原因分析 循环流化床锅炉的磨损主要发生在燃烧室，锅炉尾部对流受热面也发生与煤粉炉同样的磨损，炉膛水冷壁的磨损，大致有以下几种情况：燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损；炉膛四个角落区域管壁的磨损；炉膛出口两侧管壁的磨损。这些部位出现的事故占水冷壁爆管事故的95%以上。图1中列出了燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损机理。 燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损，是与炉内固体物料的总体流动形式有关。固体物料被烟气夹带飞逸出床层，沿水冷壁面向下流动，在交界区域与向上运动的固体物料混合，局部产生涡流；同时沿壁面下流的固体物料在交界面处产生反弹，这种反弹一部分往炉膛中心降落，但另一部分往水冷壁管侧反弹，对水冷壁管产生了切割现象，造成水冷壁泄漏爆管（如图2所示）。 (a) (b) (c) (d) 图1 燃烧室下部耐火防磨层与膜式壁交界处以上一段管壁的磨损机理[3] (a) 冲击； (b) 切削； (c) 涡流； (d) 离心力引起撞击 图2 循环流化床锅炉水冷壁磨损照片 1.1 腐蚀状况及其原因分析 循环流化床锅炉由于采用了内外循环的燃烧方式[5]，其水冷壁等受热面的高温腐蚀问题比其他类型的锅炉更为严重。主要表现为以下特点： （1）高温冲蚀磨损：这是循环流化床锅炉水冷壁失效和爆管的主要原因，高的物料流化速度、大的物料粒度和浓度、硬质点SiO2因素，都造成对水冷壁的严重冲刷和撞击。 （2）高温氧化：炉膛内的温度高达900℃，甚至1000℃左右 （3）高温腐蚀：炉膛内的烟气中常含有HCI、H2S、NaOH、SO2、SO3等腐蚀性气体会与管壁金属发生反应，破坏氧化膜，使氧化层变成疏松的海绵状，高温又会加剧腐蚀。 而当锅炉燃用含K、Na、S等成份较多的煤时，在炉内高温烟气的作用下，还会发生硫酸盐型腐蚀。这是由于燃料燃烧时升华逸出的碱性金属氧化物K2O和Na2O会冷凝在换热管壁上，这些氧化物与管壁周围的SO3反应生成硫酸盐，形成了松散的结焦层。焦层中的硫酸盐在含有SO3的烟气作用下会与管壁氧化层Fe2O3反应生成Na3Fe(SO4)3和K3Fe(SO4)3，于是管壁再向内形成新的Fe2O3层，由于复合硫酸盐腐蚀性强且熔点低，如温度大于550℃就呈稳定的液态，从而使管壁金属流失。上述腐蚀过程循环进行，使管壁不断受到腐蚀。过热器管、再热器管及其支吊零件在壁温大于550℃时发生的烟气侧腐蚀主要是由于上述原因造成的。 二：我公司的超音速电弧喷涂技术方案 1、涂层材料及其性能 我公司拟采用复合涂层：用NiAl丝打底形成过渡涂层，在打底层上面再喷涂上一层非晶态高硬度的耐磨涂层（即TiB2一A12O3 陶瓷涂层），代号为SE 一SAM 的电弧喷涂管状丝材，最后用高性能耐高温封孔剂封孔。 现将SE 一SAM性能简述如下： .1 非晶态材料的概念 一般金属材料都是由许多细小的晶粒组成，在晶粒内部，原子成规则地排列。非晶态材料（amorphous state），顾名思义，就是指非结晶状态的材料。它是对高温溶液以每秒10万摄氏度的超急冷方法使其凝固因而来不及结晶而形成的，这时在材料内部原子作不规则排列，因而非晶态材料的硬度和机械度卓越。例如，拉丝后纤维化的非晶态铁钽硅硼合金线材，拉伸强度高达 400公斤每平方毫米，为钢琴丝的 1.4倍，为一般钢丝的10倍。由于这一特点，它可被用来制作高尔夫球棍、钓竿等。 HYPERLINK \t _blank HYPERLINK \t _blank 3.2 非晶态高硬度耐磨粉芯丝材的性能 图2所示的是非晶态合金的试验分析图。北京赛亿表面工程技术有限公司研制的不锈钢非晶态高耐磨耐腐蚀粉芯丝材（SAM）具有比相似成分的晶态合金高得多的耐磨性和耐蚀性，这种合金的优越性能填补国内没有高性能含非晶耐磨耐蚀电弧涂层制备技术的空白。非晶态高硬度耐磨涂层技术的实现，可在冶金、石化、能源动力、机械制造等需要高耐磨耐蚀零部件表面制备含非晶的高性能涂层[9]。 热喷涂制备非晶涂层是近年来材料科学中广泛研究的一个新领域，可用热喷涂工艺获得大面积的、有较大厚度的非晶合金涂层，有效地提高材料的耐磨、耐蚀性能。 非晶态高硬度耐磨涂层是使用以Fe基含Cr、Ni、B等合金或陶瓷成分的电弧喷涂粉芯丝材喷涂而成的，喷涂层中含有非晶相，其耐磨、耐蚀性能优于国内外常用电弧喷涂材料。相对耐磨性为常用的3Cr13喷涂层的10倍以上，为20G的21倍以上，并有很高的结合强度(55MPa)，硬度值65HRC。抗热震性能好(800℃ (a) (b) 图2 非晶态高硬度耐磨粉芯丝材的性能 (a) 非晶态合金TEM照片 (b) 非晶态合金XRD分析图片 3.3非