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        • 产品名称: 火力发电厂中易磨损设备的防磨处理
        • 上架时间: 2016-02-24

          一、概述

          提高发电设备的利用率,减少装备的检修费用对降低发电成本具有重要的意义。据估计,全世界热喷涂市场的年产值已超过30亿美元。在生产实际中应用比较广泛的热喷涂方法主要有:火焰喷涂(包括粉末火焰喷涂、超音速火焰喷涂等)、等离子喷涂、电弧喷涂等。

          在各种热喷涂方法中,火焰喷涂的工艺装置简单,成本低,操作方便,能够对大型设备实施现场喷涂或修补表面缺陷,因而得到广泛的应用。但火焰喷涂受温度限制只能喷涂熔点较低的金属及其合金,故涂层的结合强度较低。为此,人们又开发了高温高速的等离子喷涂技术,其涂层结合强度高,涂层与基体之间形成局部显微焊接,即冶金结合。但这种喷涂技术投资大,工艺复杂,在喷涂WC/Co材料时,由于等离子弧的温度高达几万度,WC相会发生较严重的脱碳现象,因此,人们又研究开发了超音速火焰喷涂技术。其涂层硬度和结合强度高,孔隙率极低,氧化物含量极少,残余应力低,其涂层的防腐蚀性能优于其他喷涂方法

          虽然电弧喷涂的性能指标不及离子喷涂和超音速火焰喷涂,但其具有生产效益高、生产成本低、涂层质量好等优点,而其技术经济指标显优(见表)。所以在对涂层性能没有特殊要求的情况下,可以采用电弧喷涂逐步取代一般火焰喷涂和等离子喷涂。电弧喷涂是现场维修有效而经济的手段,尤其是超音速电弧喷涂技术,具有巨大的应用价值和广阔的发展前景,是我们今后推广的先进技术之一。

          表:几种常见的热喷涂方法的技术经济指标一览表

         

        喷涂方法

        火焰喷涂

        电弧喷涂

        等离子喷涂

        高速火焰喷涂

        气流速度

        低于亚音速

        亚音速

        3马赫

        4马赫

        结合强度(Mpa

        10 ~ 13

        < 60

        < 50

        < 70

        孔隙率(%

        > 6

        < 3

        < 2

        0

        氧化物含量(%

        > 3

        > 3

        > 3

        > 1

        生产效率

        较高

        较高

        生产成本

        较高

        结合形式

        机械结合

        机械结合

        机械结合

        半冶金结合

         

        二、应用

          1、高温防蚀耐磨上的应用

          对于燃煤的火电机组而言,锅炉事故常占发电事故的一大半,在锅炉事故中受热面管的爆漏事故占据64.2% (据我国1992年统计)。这些事故由磨损和腐蚀引起的又占一大半。水冷壁管直接接受高温火焰的冲刷。对于大型超高压锅炉,炉膛内燃烧器附近的火焰温度为1400~1600℃,煤粉中挥发出含有NaOH、SO2、HCl、H2S等腐蚀性气体,火焰中未燃尽的煤粉冲刷管壁,使水冷壁的迎火面受到高温腐蚀和磨损。通常发现在燃烧器标高附近,水冷壁管的迎火面上有严重的减薄现象。因此,锅炉管道的高温腐蚀和冲刷已成为一个亟待解决的关键技术问题,世界各国都在着手攻克这一难题。

          目前,国内200MW以上的火力电厂发电机组锅炉的高温过热器的常用贝氏体耐热钢102、铁素体耐热钢T91和奥氏体不锈钢TP347。西安交通大学采用等离子喷涂工艺在钢102表面喷涂Cr3C2-NiCrAl金属陶瓷,其涂层防护的根本原理是在基体表面形成一层致密的保护层,能有效地隔离腐蚀介质,防止基体氧化和热腐蚀。同时涂层的碳化铬硬质点起到抗粉煤灰冲蚀的作用。所以,对锅炉过热器102钢来说,在腐蚀、冲蚀较严重的部位进行表面喷涂金属陶瓷,可避免因更换成不同材质所带来的焊接问题,且采用喷涂更经济。

          2、在电厂风机上的应用

          金属部件的磨损是电厂除腐蚀以外的另一个较严重的问题,引风机和排粉机作为电厂的主要辅机之一,因磨损而严重影响其运行,已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。多年来,虽然使用过多种的表面强化方法,例如表面涂覆各种高分子涂料、粘贴陶瓷片等,效果都不理想。由于高速电弧喷涂钢丝的结合强度可达40MPa以上,这样高的结合强度远大于克服风机离心力所需要的结合强度,因此可为引风机和给风机叶片的防磨作出贡献。国内采用高速电弧喷涂技术,在风机叶轮上喷一层耐磨防磨涂层,已在江西新余电厂、河北保定电厂、辽宁铁岭电厂等单位推广应用,并取得了较好的经济效益。

          3、在汽轮机叶片抗蚀耐磨上的应用

          汽轮机不仅是火力发电厂所普遍采用的发动机,在核动力工程及大型船舶动力装置中,也占有十分重要的地位。采用超速电弧喷涂或超音速火焰喷涂技术,与堆焊联合使用,在叶片表面生成一层与基体结合牢固的抗磨耐蚀防护涂层,有可能获得更好的防护效果。

          三、结束语

          总之,热喷涂技术不失为一种解决电力工业中腐蚀、磨损问题的有效而经济的技术。它不仅仅用于锅炉"四管"防护,还可应用于电站设备的其他耐磨、耐蚀和隔热部件。在热喷涂技术的应用方面,重点开发高速电弧喷涂技术和超音速火焰喷涂技术在我国电力行业具有巨大的应用价值和广阔的发展前景,是今后重点推广的先进技术之一。

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