CN102465247B

CN102465247B - 抗高温硫腐蚀喷涂粉芯线材

Info

Publication number: CN102465247B
Application number: CN201010537078.9A
Authority: CN
Inventors: 胡为峰; 蒋旻; 葛爽
Original assignee: Beijing Suryee Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Suryee Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: CN102465247A

Abstract

一种抗高温硫腐蚀喷涂粉芯线材，属于材料加工工程中的焊接领域，该发明主要应用于电厂锅炉管道承受高温硫腐蚀部件的喷涂；其特征在于，所述的药芯成分质量百分含量范围如下：金属铬：30～70％；镍：6～15％；硼铁：10～20％；硅铁：5～10％；铝：5～10％；铜：2～10％；稀土：2～5％。本发明所要解决的问题，是克服传统耐腐蚀喷涂材料的不足，提供一种能够有效抵抗高温硫腐蚀的热喷涂粉芯线材。

Description

抗高温硫腐蚀喷涂粉芯线材

技术领域

属于材料加工中的喷涂领域，主要应用于电厂锅炉管道承受高温硫腐蚀部件的喷涂。

背景技术

我国是一个以火力发电为主的国家，在火力发电厂中，高温高压锅炉的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管(简称锅炉四管)的腐蚀磨损问题是长期困扰电厂的经济和技术问题。燃料中含有Na、K、S等，燃烧后形成的Na₂O和K₂O凝结在管壁上，与烟气中的SO₃化合生成硫酸盐。在高温作用下，管壁表面形成低熔点的复合硫酸盐，引起热腐蚀；燃烧形成的飞灰在气流的作用下冲刷炉管表面造成冲蚀。高温腐蚀和冲蚀磨损使管壁减薄，严重者会造成“四管”的泄露，大大增加了电厂的临时性检修和大修的工作量，给电厂造成很大的经济损失。锅炉“四管”的防护就成为电力行业急待解决的难题。

以往采用电弧喷涂的方式来修复锅炉四管，大多使用的都是不锈钢类喷涂材料，但这类材料对高温硫腐蚀的抵抗作用并不是很好。研究中发现，不锈钢涂层相对普通钢铁(基材)是阴极涂层，在喷涂材料中加入铜元素，在硫酸点腐蚀过程中形成Cu₂S保护膜，阻止阴阳极反应，从而能够有效缓解硫酸点腐蚀作用。同时研究还发现，在喷涂材料中加入稀土，也会使喷涂层的耐蚀能力提高。这是由于稀土与粒子间的氧化物形成稳定的、致密的稀土氧化物，把喷涂层金属与腐蚀介质隔离开来，并且由于稀土的净化作用，使喷涂层表面的活性点减少，表面电位基本达到均匀一致，从而提高了耐蚀性。

本发明所要解决的问题，是克服传统耐腐蚀喷涂材料的不足，提供一种能够有效抵抗高温硫腐蚀的热喷涂粉芯线材。

发明内容

本发明所提供的抗高温硫腐蚀粉芯线材，其特征在于，所述的药芯成分质量百分含量范围如下：

金属铬：30～70％；镍：6～15％；硼铁：10～20％；硅铁：5～10％；铝：5～10％；铜：2～10％；稀土：2～5％。

其中，稀土(RE)是以铈为主的、稀土总重量不低于98％的混合轻稀土，各稀土元素的重量百分比为：La∶Ce∶Pr∶Nd＝(20-30)∶(48-55)∶(5-9)∶(10-24)，它们至少占稀土总重的98％，其余为杂质。

试验证明，本发明提供的抗高温硫腐蚀喷涂粉芯线材其耐硫腐蚀性能大大高于现有材料。

本发明的制备方法采用现有技术，包括以下步骤：

1、将304不锈钢(含Cr18％，Ni8％)钢带(宽度为10～16mm，厚度为0.3～0.6mm)轧制成U形，再向U形槽中加入占本发明焊丝总重20～50％的本发明粉芯；

2、将U形槽合口，使粉芯包裹其中，通过拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.6～3.2mm，得到最终产品。

附图说明

图1：药芯焊丝成形工艺示意图

具体实施方式

所有实施例焊丝都由现有成熟的药芯焊丝成型机制出：

1.选用10×0.3(宽度为10mm，厚度为0.3mm)的304不锈钢钢带。先将其轧成U形。取金属铬粉30克、镍粉15克、硼铁20克、硅铁10克、铝粉10克、铜粉10克、稀土5克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为20％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.0mm、1.8mm、1.6mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到1.6mm。然后进行喷涂，喷涂电流180～300A，喷涂电压26～35V，喷涂距离100～200mm。喷涂涂层硬度、结合强度、抗高温腐蚀性能见表1。

2.选用12×0.4(宽度为12mm，厚度为0.4mm)的304不锈钢钢带。先将其轧成U形。取金属铬粉70克、镍粉6克、硼铁10克、硅铁5克、铝粉5克、铜粉2克、稀土2克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为30％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.4mm、3.15mm、2.95mm、2.8mm、2.6mm、2.4mm、2.0mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到2.0mm。然后进行喷涂，喷涂电流180～300A，喷涂电压26～35V，喷涂距离100～200mm。喷涂涂层硬度、结合强度、抗高温腐蚀性能见表1。

3.选用14×0.5(宽度为14mm，厚度为0.5mm)的304不锈钢钢带。先将其轧成U形。取金属铬粉49克、镍粉8克、硼铁18克、硅铁7克、铝粉6克、铜粉8克、稀土4克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为40％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：3.8mm、3.6mm、3.4mm3.15mm、3.0mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到3.0mm。然后进行喷涂，喷涂电流180～300A，喷涂电压26～35V，喷涂距离100～200mm。喷涂涂层硬度、结合强度、抗高温腐蚀性能见表1。

4.选用16×0.6(宽度为16mm，厚度为0.6mm)的304不锈钢钢带。先将其轧成U形。取金属铬粉50克、镍粉12克、硼铁15克、硅铁8克、铝粉8克、铜粉4克、稀土3克。(所取粉末的粒度为能通过40目的筛子)。将所取各种粉末放入混粉机内混合10分钟，然后将混合粉末加入U形的H08A冷轧钢带槽中，填充率为50％。将U形槽合口，使药粉包裹其中。然后使其分别通过直径为：4.0mm、3.6mm、3.4mm、3.2mm的拉丝模，逐道拉拔、减径，最后使其直径达到3.2mm。然后进行喷涂，喷涂电流180～300A，喷涂电压26～35V，喷涂距离100～200mm。喷涂涂层硬度、结合强度、抗高温腐蚀性能见表1。

表1所打硬度均采用HXD-1000数字式显微硬度计，试验时所加载荷为100g，加载时间为15秒。对喷涂涂层取五点打硬度，最后得到该涂层层的平均显微硬度值。

结合强度试验在MTS 810材料拉伸实验系统上进行。对偶件采用E-7胶进行粘接。每种涂层的结合强度值均为5个数据的平均值。

抗高温腐蚀性所选用的热喷涂材料试件尺寸为25×16×5mm，涂层厚度为0.5mm，涂盐实验中，采用坩锅来承载试件。实验时在试件表面涂覆盐层，该盐层的成分组成与锅炉管道钢工作时灰份所沉积的熔融盐膜相似，摩尔比为7∶3的Na2SO4+K2SO4的饱和水溶液涂刷到试件表面，并保证涂盐量在2.0～3.0mg/cm2，在烘箱中烘干后取出，在精度为0.0001g的电子天平上称重，然后将涂盐后的试件置于650℃的箱式电阻炉内，保温6小时后取出，室温冷却后称重；然后重新进行涂盐、称重、保温、再称重，如此循环进行实验。

表1

Claims

1.一种抗高温硫腐蚀喷涂粉芯线材，属于材料加工工程中的焊接领域，该粉芯线材主要应用于电厂锅炉管道承受高温硫腐蚀部件的喷涂；其特征在于，所述的粉芯成分质量百分含量范围如下：

金属铬：30～70％；镍：6～15％；硼铁：10～20％；硅铁：5～10％；铝：5～10％；铜：2～10％；稀土：2～5％。其中，稀土(RE)是以铈为主的、稀土总重量不低于98％的混合轻稀土，各稀土元素的重量百分比为：La：Ce：Pr：Nd=(20-30)：(48-55)：(5-9)：(10-24)，它们至少占稀土总重的98％，其余为杂质。