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解决锅炉四管防磨防腐蚀

作者:网站管理员 来源:本站原创 日期:2016/3/22 9:07:40 点击:1845 属于:公司新闻
解决锅炉四管防磨防腐蚀
作 者: lcabcd.com
锅炉四管磨损破坏据统计,由于磨损破坏,四管维修费用占总维修费用比例高达50%以上。煤在燃烧后存在大量飞灰和未完全燃烧的炭粒子,四管会受到飞灰和粒子的冲蚀磨损,尤其在表面温度600以上的区域最为严重。在锅炉的实际运行中,颗粒冲击四管表面形成冲蚀磨损。这种冲蚀磨损除了受温度影响外,还与颗粒的形状、硬度、颗粒大小和攻角有关。
对于水冷壁、省煤器的工作环境,颗粒的形状与攻角对其磨损的影响尤为明显。以水冷壁管为例,当球形颗粒、多角形颗粒或尖角形颗粒以较大攻角冲击水冷壁管表面时,产生塑性变形,从而在锅炉钢表面形成冲击坑和坑周围凸起的唇片;在随后颗粒的不断冲击下,唇片不断被压延,在其根部应力集中区形成裂纹并扩展,最终形成片状磨屑从水冷壁管表面流失。这种循环作用使管壁慢慢变薄,直至破坏。
锅炉四管防磨防腐蚀的对策锅炉四管在工作时受到磨损和腐蚀,并且温度很高,因此要求四管能够具有耐高温腐蚀和磨损的性能。目前,高蒸汽参数锅炉中使用的四管管材一般为铁素体钢和奥氏体钢,如新型9%12%Cr系耐热钢、TP304H、TP247H和Super304H等,使用时都需要进行表面喷涂处理,以提高使用寿命。常见的热喷涂涂层的材料有NiCr、FeCr、TAFA95MXC和Inconel625等,这些基体合金以Ni、Co、Fe基合金粉末为主,通过固溶其它的合金元素,可以起到支撑体作用,从而使涂层具有较好的耐腐蚀性能。另外,还有通过添加陶瓷相的金属复合涂层,使涂层具有很高的强度和较好的耐冲蚀性能。
锅炉四管常用耐磨耐腐蚀涂层镍铬涂层研究表明,金属Ni在635以上的硫化气氛下腐蚀速度较快,而Cr的抗硫化腐蚀效果比较好的合金元素之一;当Cr的含量足够高时,镍基合金的耐腐蚀性能被改善,甚至可以在高于635以上的温度下使用。此外,在镍基合金元素添加钴、硅、铝和其他的微量合金元素也可以提高抗硫化腐蚀特性。
Ni、Cr与S反应原理是金属的阳离子向外扩散和S的阴离子向内移动,由于Ni的扩散比Cr快,开始时外表面主要产物是NiS、NiS2。当Cr被氧化,在涂层表面形成Cr2O3或尖晶石结构氧化物时,就会阻挡腐蚀介质进入涂层基体,防止镍连续生成NiS、NiS2,抑制热腐蚀的快速发展。其中Cr含量越高,合金的硫化速度越低,而且优先氧化形成的氧化膜就越致密、完整。
当Cr的含量低于40%的时候,不能形成单一而连续的Cr的硫化膜,还存在一定量Ni的硫化膜,不能有效地起到抑制元素扩散的作用。Cr含量也不是越高越好,Cr含量过高,会使涂层脆性增大,对涂层强度和附着力不利。只有当Cr含量达到临界浓度时,才能在临近涂层表面的内层形成单一而连续的铬的硫化膜(CrS)或氧化膜(Cr2O3),从而阻碍腐蚀气氛向涂层内的侵入及基体中金属元素向外扩散。
镍铬合金复合涂层也应用较广,一般通过外加和原位生成两种途径引入的陶瓷相和金属间化合物相。通常情况下,涂层的硬度越高,涂层的耐磨损能力越强;而且硬度也与粒子低角度碰撞耐磨的机械性能相关,所以可以通过提高涂层的硬度、强度、弹性模量和化学稳定性,来提高抵抗外界冲蚀磨损的性能。例如,添加Cr3C2陶瓷相时,镍铬合金涂层的耐磨能力显著提高。试验证明,在同等条件下,镍铬合金复合涂层磨损减薄厚度明显低于单一合金涂层。
涂层制备工艺热喷涂技术高性能耐磨耐腐蚀涂层粉末含有Ni、Cr、Co、W等高熔点合金元素及陶瓷相,要求采用高能热源等设备制备涂层,达到较高的结合强度和致密度,保证涂层质量。目前应用较多的热喷涂技术主要有等离子喷涂、电弧喷涂和火焰喷涂。
等离子喷涂等离子喷涂能量集中、焰流速度高,有利于高熔点喷涂材料的软化甚至熔化;工艺过程稳定,调节性能好,可以对金属、陶瓷及有机材料等进行喷涂;没有氧化性气体作工作气体,降低了涂层中合金元素的氧化可能;喷涂后涂层致密度高,结合强度较高;对工件热变形小,喷涂效率高<19>。该工艺缺点是其设备复杂、不便搬运、能源利用率低、成本高,影响其在实际工况中的应用。
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