電力火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨研究

目錄/提綱：……
一、引言
二、水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理
三、防止水冷壁高溫腐蝕和磨損的途徑
四、超音速電弧噴涂45ct合金的應(yīng)用
五、噴涂效果分析
六、結(jié)束語(yǔ)
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　　摘要：火力發(fā)電廠鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損的機(jī)理復(fù)雜，它與爐膛火焰溫度、燃煤的含硫量、煙氣與灰分顆粒的沖蝕密切相關(guān)。防止水冷壁高溫腐蝕和磨損的常用方法有兩類，即非表面防護(hù)方法和表面防護(hù)方法。本文針對(duì)廣東沙角 b 電廠 3# 爐，本公司采用超音速電弧噴涂 45ct 合金涂層工作壽命已近四年，認(rèn)為積極采用熱噴涂技術(shù)是火電廠鍋爐水冷壁高溫防腐耐磨涂層最可靠的解決方法。
　　關(guān)鍵詞：鍋爐水冷壁 高溫腐蝕和磨損 超音速電弧噴涂
　　一、引言
　　鍋爐水冷壁管高溫腐蝕和磨損一直是電力系統(tǒng)普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題，它的直接危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
　　(1)使管壁減薄，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般每年減薄量約為 1mm 左右，嚴(yán)重的可達(dá) 5~6mm 年，形成安全運(yùn)行的嚴(yán)重隱患，增加了電廠的臨時(shí)性檢修和大修工作量，給電廠造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。
　　(2)發(fā)生水冷壁突發(fā)性爆管事故，造成緊急停爐搶修，不僅打亂了電廠的正常發(fā)電秩序，減少發(fā)電產(chǎn)值，而且增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和額外的檢修費(fèi)用，直接影響企業(yè)效益，同時(shí)也干擾了地區(qū)電網(wǎng)的正常調(diào)度，影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)，由此也造成了很大的社會(huì)影響。
　　鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，由于燃燒煤中硫及其它有害雜質(zhì)的存在，在高溫下對(duì)水冷壁構(gòu)成腐蝕。這種現(xiàn)象在各個(gè)燃煤鍋爐中普遍存在，我們?cè)诟骰?br>……（新文秘網(wǎng)http://jey722.cn省略876字，正式會(huì)員可完整閱讀）……　
面防護(hù)方法有：
　　a. 采用低氧燃燒技術(shù)。
　　b. 盡可能使各燃燒間的煤粉濃度均勻。
　　c. 合理的配風(fēng)及強(qiáng)化爐內(nèi)的湍流混合。
　　d. 控制適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度。
　　e. 避免出現(xiàn)受熱面壁溫局部過(guò)熱。
　　f. 在壁面附近噴空氣保護(hù)膜。
　　g. 加添加劑。
　　h. 控制合理的爐膛出口煙溫。
　　i. 對(duì)易產(chǎn)生高溫腐蝕的煤種采用抗腐蝕高溫合金。
　　j. 采用煙氣再循環(huán)。
　　k. 對(duì)受熱面的設(shè)計(jì)布置合理，以避開高煙溫區(qū)和高壁溫區(qū)出現(xiàn)。
　　l. 對(duì)易腐蝕區(qū)加爐襯防護(hù)。
　　非表面防護(hù)法的共同之處在于，一定程度上可以減輕水冷壁的腐蝕，但并不能真正做到防止其腐蝕。而且有些方法在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而不能有效地實(shí)施，甚至個(gè)別方法還存在爭(zhēng)議，如爐襯防護(hù)，不但影響燃燒室吸熱能力，還會(huì)使腐蝕復(fù)雜化。故有必要尋求其它效果更好的表面防護(hù)方法。
　　對(duì)受腐蝕構(gòu)件表面覆蓋耐腐蝕的隔離層，是最直接有效的防腐措施，屬于高溫腐蝕的表面防護(hù)方法，主要
　　(1)涂刷法：涂刷的涂層塑性、熱膨脹性等不能適應(yīng)鍋爐內(nèi)環(huán)境及脫硫裝置，使用中易產(chǎn)生脫層，難于實(shí)際應(yīng)用。
　　(2)電鍍、熱滲鍍：鍍層的覆蓋性及結(jié)合度較好，但受工件尺寸限制，鍍件在現(xiàn)場(chǎng)拼焊中鍍層也會(huì)出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，降低使用性能。無(wú)法對(duì)已有設(shè)施進(jìn)行再次防腐。
　　(3)熱噴涂：適合現(xiàn)場(chǎng)操作，涂層材料選擇范圍寬，組合方式多，能提供多種性能涂層，對(duì)已有設(shè)施的未防護(hù)部分進(jìn)行追加防護(hù)，已防護(hù)部分進(jìn)行再次防護(hù)。
　　超 音速電弧噴涂技術(shù)利用了流體力學(xué)中的“拉瓦爾原理”，使噴涂時(shí)的粒子速度真正超過(guò)了音速。我們通過(guò)對(duì)該技術(shù)的引進(jìn)，特別是針對(duì)噴涂設(shè)備笨重、龐大、不利于現(xiàn)場(chǎng)施工的缺點(diǎn)，進(jìn)行大膽的設(shè)備結(jié)構(gòu)改造和功能完善，達(dá)到的突出特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)、噴涂性能好、涂層質(zhì)量顯著提高。與普通電弧噴涂和火焰噴涂比較，其技術(shù)指標(biāo)有如下區(qū)別：
　　由于超音速電弧噴涂技術(shù)的先進(jìn)性——離子噴射速度快(比普通電弧噴涂快4倍)，其技術(shù)性能比普通電弧噴涂有本質(zhì)的提高，改善了涂層的孔隙率、顆粒度、結(jié)合強(qiáng)度等性能，增加了涂層厚度調(diào)節(jié)范圍及可利用的涂層材料選擇范圍，可以大大拓展電弧噴涂的應(yīng)用范圍。
　　但原有超音速電弧噴涂的應(yīng)用還幾乎停留在普通電弧噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)上，只是簡(jiǎn)單地利用其性能的提高，基本上處于一種被動(dòng)應(yīng)用的狀況。比如噴涂材料，仍然沿用原有電弧噴涂用絲材，沒(méi)有針對(duì)超音速電弧噴涂技術(shù)的先進(jìn)性專門開發(fā)新型涂層材料，我們投入了大量人力、物力、財(cái)力對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步研究，開發(fā)出了mc鍋爐四管專用涂層、 nicr/cr 3 c 2 、 nicraife/cr 3 c 2 、 45ct 系列噴涂材料，增加其在電力系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性，最大限度地利用該技術(shù)的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)良好的表面涂層。
　　四、超音速電弧噴涂45ct合金的應(yīng)用
　　對(duì)水冷壁的防高溫腐蝕和磨損各種方法綜合考慮，我們認(rèn)為，比較理想的方法是采用熱噴涂技術(shù)。經(jīng)過(guò)一系列的準(zhǔn)備工作，于1999年5月廣東沙角b電廠3# 爐大修期間，我們對(duì)其水冷壁進(jìn)行了防腐耐磨超音速電弧噴涂。 鋼鐵材料的表面防護(hù)涂層分兩大類。一類是隔離涂層，如電鍍鉻、油漆及有機(jī)涂料；另一類是陽(yáng)極涂層，如電鍍鋅、熱浸或噴涂45ct合金作為犧牲陽(yáng)板仍對(duì)該處表面鋼鐵具有防腐蝕保護(hù)作用，避免孔隙腐蝕、保護(hù)層下腐蝕及由此引起涂層的脫落，陽(yáng)極涂層還兼有隔離涂層作用。
　　選擇防腐蝕涂層材料除考慮其陽(yáng)極性外(即選擇陽(yáng)極電位低于鋼鐵的金屬成份)，還應(yīng)要求其熱膨脹系數(shù)接近鋼鐵材料，具有良好的塑性，以避免脫層，材料還應(yīng)具有一定的抗沖蝕能力。對(duì)選擇的一種或幾種材料應(yīng)進(jìn)行噴涂試驗(yàn)、性能試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)等。
　　對(duì)于水冷壁防高溫腐蝕和磨損噴涂，我們開發(fā)的噴涂材料是自發(fā)放熱型材料45ct，噴涂后涂層與基體金屬表面產(chǎn)生原子擴(kuò)散，形成冶金結(jié)合，涂層又形成粗糙表面，便于與工作層連接，提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度。噴涂層材料的膨脹系數(shù)與水冷壁管材料接近，使涂層在交變熱應(yīng)力作用下不會(huì)脫落，它具有抗腐蝕、抗氧化、耐高溫、延展性好、抗沖蝕能力強(qiáng)且價(jià)格便宜等特點(diǎn)，涂層厚度 0.8~1.0mm。噴涂工藝如下：
　　a. 噴砂打磨：
　　噴涂前的基體表面必須清潔、無(wú)油污、且須達(dá)到清潔和毛化要求。噴砂打磨的目的是使水冷壁管表面呈灰白色的金屬外觀和均勻粗化。噴砂后，基體表面粗糙度應(yīng)達(dá)到 rz40~80um。且干燥、無(wú)灰塵、無(wú)油污、無(wú)氧化皮、無(wú)銹跡。選擇磨料時(shí)，根據(jù)基體金屬的種類和涂層的厚度而定，磨料必須清潔、有棱角，才能保證涂層與基體結(jié)合良好。我們選擇棕剛玉 ……（未完，全文共4868字，當(dāng)前僅顯示2458字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《電力火電廠鍋爐水冷壁管防腐耐磨研究》）