CN104313528A - 锅炉、水冷壁管及其防磨喷涂方法 - Google Patents

锅炉、水冷壁管及其防磨喷涂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锅炉、水冷壁管及其防磨喷涂方法，水冷壁管的防磨喷涂方法包括步骤：1)加工出水冷壁管本体；2)对所述水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理。使用本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法加工得到的水冷壁管外表面具有一层碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷的密度为15.55g/cm3，并且碳化钨陶瓷的熔点高达2720℃以上，硬度高达17800MPa，热膨胀系数为3.84×10-6/℃。碳化钨陶瓷经热喷涂在水冷壁管外表面形成一层致密的碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷耐磨性好，硬度高，抗氧化性强，故大大提高了水冷壁管外表面的耐磨性、硬度以及抗氧化性，使得水冷壁管不易磨损，大大延长了其使用寿命。

Description

锅炉、水冷壁管及其防磨喷涂方法
技术领域
本发明涉及锅炉设备技术领域，更具体地说，涉及一种锅炉、水冷壁管及其防磨喷涂方法。
背景技术
水冷壁管位于锅炉的炉膛内，炉膛内气温较高，由于高温气流的摩擦作用以及蒸汽吹扫作用，水冷壁管在使用一段时间后会发生严重的磨损，一旦水冷壁管磨损严重会影响锅炉运行的安全稳定性。
综上所述，如何有效地提高水冷壁管的耐磨性和延长其使用寿命，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种水冷壁管的防磨喷涂方法，该水冷壁管的防磨喷涂方法可以有效地提高水冷壁管的耐磨性和延长其使用寿命，本发明的第二个目的是提供一种水冷壁管和锅炉。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种水冷壁管的防磨喷涂方法，包括步骤：
1)加工出水冷壁管本体；
2)对所述水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理。
优选地，上述水冷壁管的防磨喷涂方法中，所述步骤1)后还包括对所述水冷壁管本体进行净化、打磨粗化处理。
优选地，上述水冷壁管的防磨喷涂方法中，所述步骤2)前还包括预热所述水冷壁管本体并将所述水冷壁管本体加热到60～120℃。
优选地，上述水冷壁管的防磨喷涂方法中，所述步骤2)中热喷涂涂碳化钨陶瓷处理具体为通过高速火焰喷涂将熔化或者软化的碳化钨陶瓷以超速度喷涂。
优选地，上述水冷壁管的防磨喷涂方法中，所述步骤2)后还包括对步骤2)中形成的碳化钨陶瓷层进行重熔处理。
优选地，上述水冷壁管的防磨喷涂方法中，所述碳化钨陶瓷的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。
一种水冷壁管，包括水冷壁管本体以及通过热喷涂附着在所述水冷壁管外表面的碳化钨陶瓷层。
优选地，上述水冷壁管中，所述碳化钨陶瓷层的厚度为0.7～0.9mm。
优选地，上述水冷壁管中，所述碳化钨陶瓷层的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。
一种锅炉，包括如上述中任一项所述的水冷壁管。
本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法，包括步骤：
S1)加工出水冷壁管本体；
即首先加工出水冷壁管本体，按照现有技术中的水冷壁管加工方法进行生产即可。
S2)对所述水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理。
即通过热喷涂方法向水冷壁管的外表面热喷涂碳化钨陶瓷，使得水冷壁管的外表面形成一层碳化钨陶瓷层。
本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法中对水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理，故使用本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法加工得到的水冷壁管外表面具有一层碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷的密度为15.55g/cm3，并且碳化钨陶瓷的熔点高达2720℃以上，硬度高达17800MPa，热膨胀系数为3.84×10-6/℃。碳化钨陶瓷经热喷涂在水冷壁管外表面形成一层致密的碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷耐磨性好，硬度高，抗氧化性强，故大大提高了水冷壁管外表面的耐磨性、硬度以及抗氧化性，使得水冷壁管不易磨损，大大延长了其使用寿命。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种水冷壁管，其包括水冷壁管本体以及通过热喷涂附着在水冷壁管外表面的碳化钨陶瓷层，即水冷壁管本体的外表面通过热喷涂方法形成一层碳化钨陶瓷层。碳化钨陶瓷耐磨性好，硬度高，抗氧化性强，故大大提高了水冷壁管外表面的耐磨性、硬度以及抗氧化性，使得水冷壁管不易磨损，大大延长了其使用寿命。
本发明还提供了一种锅炉，该锅炉包括上述任一种水冷壁管。由于上述的水冷壁管具有上述技术效果，具有该水冷壁管的锅炉也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水冷壁管的防磨喷涂方法的流程图；
图2为本发明另一种实施例提供的水冷壁管的防磨喷涂方法的流程图。
具体实施方式
本发明的第一个目的在于提供一种水冷壁管的防磨喷涂方法，该水冷壁管的防磨喷涂方法可以有效地提高水冷壁管的耐磨性和延长其使用寿命，本发明的第二个目的是提供一种水冷壁管和锅炉。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法，包括步骤：
S1)加工出水冷壁管本体；
即首先加工出水冷壁管本体，按照现有技术中的水冷壁管防磨喷涂方法进行生产即可。
S2)对所述水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理。
即通过热喷涂方法向水冷壁管的外表面热喷涂碳化钨陶瓷，使得水冷壁管的外表面形成一层碳化钨陶瓷层。
本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法中对水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理，故使用本发明提供的水冷壁管的防磨喷涂方法加工得到的水冷壁管外表面具有一层碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷的密度为15.55g/cm3，并且碳化钨陶瓷的熔点高达2720℃以上，硬度高达17800MPa，热膨胀系数为3.84×10-6/℃。碳化钨陶瓷经热喷涂在水冷壁管外表面形成一层致密的碳化钨陶瓷层，碳化钨陶瓷耐磨性好，硬度高，抗氧化性强，故大大提高了水冷壁管外表面的耐磨性、硬度以及抗氧化性，使得水冷壁管不易磨损，大大延长了其使用寿命。
热喷涂枪由燃料气、电弧或等离子弧提供必需的热量，将热喷涂材料加热到塑态或熔融态，再经受压缩空气的加速，使受约束的颗粒束流冲击到基体表面上。冲击到表面的颗粒，因受冲压而变形，形成叠层薄片，粘附在经过制备的基体表面，随之冷却并不断堆积，最终形成一种层状的涂层。在水冷壁管表面热喷涂碳化钨陶瓷层就相当于喷涂了一层防护层和强化层，可以有效提高水冷壁管表面的硬度、耐磨性以及硬度。
在上述具体实施方式的基础上，对水冷壁管本体表面做进一步优化，在步骤S1)后还包括步骤S1’)：对水冷壁管本体进行净化、打磨粗化处理。为了使涂层与水冷壁管本体材料很好地结合，水冷壁管本体表面必须清洁及粗糙。净化和粗化表面的方法很多，方法的选择要根据涂层的设计要求及水冷壁管本体的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定。净化处理可以除去水冷壁管本体表面的所有污垢，如氧化皮、油渍、油漆及其它污物，关键是除去水冷壁管本体表面和渗入其中的油脂。对水冷壁管本体进行热喷涂处理前一定要保证其表面的洁净，此时粘结效果比较好。可以通过溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等净化水冷壁管本体，当然，只要能达到净化水冷壁管本体的目的，还可以采用其它方法，本发明对此不做进一步限定。粗化处理可以增加涂层与水冷壁管本体间接触面的粗糙度，增大碳化钨陶瓷层与水冷壁管本体的机械咬合力，使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与水冷壁管本体表面的结合强度。粗化处理的方法有喷砂、电拉毛，还可以是其它方法，比如车螺纹、滚花等机械加工法。具体地，喷砂介质可以为氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等，喷砂压力为0.3－0.4Mpa。需要说明的是，喷砂的压缩空气一定要无水无油，以此实现粗化处理进而增加涂层与水冷壁管本体间的接触面。
本发明所提供的水冷壁管的加工方法，在步骤S2)前还可以包括S2’)预热水冷壁管本体并将水冷壁管本体加热到60～120℃。预热可以消除水冷壁管本体表面的水分和湿气，提高喷涂粒子与水冷壁管本体接触时的界面温度，以提高涂层与水冷壁管本体的结合强度；减少因水冷壁管本体与碳化钨陶瓷层材料的热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂。预热温度取决于水冷壁管本体的大小、形状和材质，以及水冷壁管本体和碳化钨陶瓷层的热膨胀系数等因素，一般情况下预热温度控制在60～120℃之间。
为了进一步优化上述技术方案，在步骤2)中热喷涂碳化钨陶瓷处理具体为高速火焰喷涂碳化钨陶瓷粉末处理。高速火焰喷涂成的表层薄而均匀，结构致密，不仅节约材料，还能提高水冷壁管的寿命。具体地，高速火焰喷涂可以为超音速电弧喷涂。
另一实施例中，在步骤2)中热喷涂碳化钨陶瓷处理具体为通过高速火焰喷涂将熔化或者软化的碳化钨陶瓷以设定速度喷涂。具体地，可以通过高速火焰喷涂将熔化、软化或者半熔化的碳化钨陶瓷以超速度喷涂。高速火焰喷涂成的表层薄而均匀，结构致密，不仅节约材料，还能提高水冷壁管的寿命。具体地，高速火焰喷涂可以为超音速电弧喷涂。
超音速电弧喷涂采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀的丝材熔化，经超音气流将融化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工作表面形成涂层。熔化粒子与水冷壁管本体主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达60.5Mpa以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂工作面不变形可获得理想防磨防腐涂层，采用超音速电弧喷涂碳化钨陶瓷涂料得到高硬度的涂层超高耐磨可达到理想的防磨效果。
在本实施例中，步骤2)后还包括对步骤2)中形成的碳化钨陶瓷层进行重熔处理。为了提高涂层的结合强度，要对喷涂层即形成的碳化钨陶瓷层进行重熔处理，具体可以为火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等，使多孔的且与水冷壁管本体仅以机械结合的涂层变为与水冷壁管本体呈冶金结合的致密涂层。有尺寸精度要求的，可以选用合理的加工方法和相应的工艺参数对涂层进行机械加工，保证达到所要求的尺寸精度。
其中，碳化钨陶瓷的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。即碳化钨陶瓷的组分含Co(钴)9.5-10.5％，Cr(铬)3.5-4.5％，其余的为WC(碳化钨)。碳化钨钴铬金属陶瓷粉末，牌号:WC-10Co4Cr。
本发明还提供了一种水冷壁管，其包括水冷壁管本体以及通过热喷涂附着在水冷壁管外表面的碳化钨陶瓷层，即水冷壁管本体的外表面通过热喷涂方法形成一层碳化钨陶瓷层。碳化钨陶瓷耐磨性好，硬度高，抗氧化性强，故大大提高了水冷壁管外表面的耐磨性、硬度以及抗氧化性，使得水冷壁管不易磨损，大大延长了其使用寿命。
优选地，碳化钨陶瓷层的厚度为0.7～0.9mm。当然，具体地可以为0.8mm等。
其中，碳化钨陶瓷的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。即碳化钨陶瓷的组分含Co(钴)9.5-10.5％，Cr(铬)3.5-4.5％，其余的为WC(碳化钨)。碳化钨钴铬金属陶瓷粉末，牌号:WC-10Co4Cr。
本发明还提供了一种锅炉，该锅炉包括上述任一种水冷壁管。由于上述的水冷壁管具有上述技术效果，具有该水冷壁管的锅炉也应具有相应的技术效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，包括步骤：
1)加工出水冷壁管本体；
2)对所述水冷壁管的外表面进行热喷涂碳化钨陶瓷处理。
2.根据权利要求1所述的水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，所述步骤1)后还包括对所述水冷壁管本体进行净化、打磨粗化处理。
3.根据权利要求1所述的水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，所述步骤2)前还包括预热所述水冷壁管本体并将所述水冷壁管本体加热到60～120℃。
4.根据权利要求1所述的水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，所述步骤2)中热喷涂涂碳化钨陶瓷处理具体为通过高速火焰喷涂将熔化或者软化的碳化钨陶瓷以超音速喷涂。
5.根据权利要求1所述的水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，所述步骤2)后还包括对步骤2)中形成的碳化钨陶瓷层进行重熔处理。
6.根据权利要求1所述的水冷壁管的防磨喷涂方法，其特征在于，所述碳化钨陶瓷的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。
7.一种水冷壁管，其特征在于，包括水冷壁管本体以及通过热喷涂附着在所述水冷壁管外表面的碳化钨陶瓷层。
8.根据权利要求7所述的水冷壁管，其特征在于，所述碳化钨陶瓷层的厚度为0.7-0.9mm。
9.根据权利要求7所述的水冷壁管，其特征在于，所述碳化钨陶瓷层的组分及质量百分比为：Co:9.5-10.5％，Cr:3.5-4.5％，其余为WC。
10.一种锅炉，其特征在于，包括如权利要求7-9中任一项所述的水冷壁管。
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