CN107299255A - 一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材及其制备方法 - Google Patents

一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬40‑60份、金属镍50‑70份、金属钛2‑4份和稀土元素0.05‑0.10份。本发明制得的镍基丝材中加入40％以上的金属铬，使丝材具有高抗氧化性和抗腐蚀性能。在生物锅水冷壁及锅炉的“四管”上，以及在高温氧化、高温腐蚀中工作的锅炉零部件上喷涂本发明制得镍基丝材，会形成一层高致密的Cr2O3氧化膜，与基体间有自结合的效果，抗硫化物侵蚀能力相当于碳钢的60倍；该涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀的性能，能大大提高锅炉设备的使用寿命，其年损耗量从每年1.5‑2.0mm下降到37um或更低。

Description

一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及了一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材及其制备方法。
背景技术
生物质锅炉是以生物质能源做为燃料的锅炉，所用的燃料被螺旋给料机送入炉膛，由高温烟气和一次风的作用逐步预热，干燥、着火、燃烧，从而释放出巨大的热量，进行剧烈燃烧。锅炉的水冷壁是主要受热部分，分布于锅炉炉膛的四周，吸收炉膛中的高温火焰和烟气的辐射热量，高温加速了水冷壁涂层的腐蚀。
此外烟气中含有大量腐蚀性气体，如二氧化硫等，这些烟气在经过烟道排出时，会对锅炉的“四管”以及锅炉的金属零部件造成腐蚀损害，造成管道的破裂，如不提早发现对管道进行维护会造成严重的安全事故。为了解决防腐问题，目前采用的技术方案是在管道内部涂覆耐腐蚀的涂层材料，提高管道的耐腐蚀性能，以减少锅炉的维护。但所使用的涂层材料普遍存在易脱落，耐腐蚀性差的缺点，管道材料要经常更换，导致锅炉的维护成本高的问题。
中国专利，申请公布号：CN 103924182 A，专利名称：一种含稀土镍基粉芯丝材、涂层的制备与应用，药芯成分质量百分比为：纯金属铬粉20-35％，镍硼粉10-31％，稀土0.1-0.3％，镍为余量；粉芯丝材外皮所用带材为80Ni-20Cr带；粉芯丝材填充率32％，本发明所述方法制备的一种含稀土的镍基涂层在高温环境下在Na2SO4/NaCl腐蚀介质中具有一定的耐蚀性，该介质可较好模拟废弃物资源化WTE垃圾焚烧炉中易腐蚀部件的工作环境。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，具备优良的抗氧化性和防腐性。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬40-60份、金属镍50-70份、金属钛2-4份。
优选的，所述镍基丝材还包括稀土元素0.05-0.10份。
优选的，所述稀土元素为镧或铈。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm或Φ2.0mm。
进一步的，所述S1的熔炼温度为1500-1555℃，熔炼时间为1-2h。
本发明制得的一种镍基丝材应用于生物质锅炉水冷壁或锅炉的金属零部件。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
本发明制得的镍基丝材中加入40％以上的金属铬，铬含量的增加可提高丝材材的抗腐蚀性能；增加金属钛的含量，可以使丝材本身的晶粒更加细腻，提高了丝材的抗氧化性和耐腐蚀性；稀土元素的加入增强其物理、化学性能，提高合金钢的后续加工锻造、轧钢塑性，提高焊接过程所产生熔敷金属的机械性能；本发明制得的镍基丝材，其拉伸强度为843-861MPa，延伸率为23.4-24.7％，冲击值168-175J，结合强度为55.16-55.39MPa。
在生物锅水冷壁及锅炉的“四管”上，以及在高温氧化、高温腐蚀中工作的锅炉零部件上喷涂本发明制得镍基丝材，会形成一层高致密的Cr2O3氧化膜，与基体间有自结合的效果，抗硫化物侵蚀能力相当于碳钢的60倍；该涂层具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀的性能，能大大提高锅炉设备的使用寿命，其年损耗量从每年1.5-2.0mm下降到37um或更低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬40份、金属镍50份、金属钛2份、镧0.05份。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，熔炼温度为1500℃，熔炼时间为1h，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm。
本实施例制得的镍基丝材的拉伸强度为852MPa，延伸率23.4％，冲击值168J，结合强度55.16MPa。
实施例2
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬60份、金属镍70份、金属钛4份、铈0.10份。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，熔炼温度为1555℃，熔炼时间为2h，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ2.0mm。
本实施例制得的镍基丝材的拉伸强度为843MPa，延伸率24.2％，冲击值172J，结合强度55.32MPa。
实施例3
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬50份、金属镍60份、金属钛3份、镧0.06份。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，熔炼温度为1530℃，熔炼时间为1.5h，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm。
本实施例制得的镍基丝材的拉伸强度为856MPa，延伸率24.7％，冲击值175J，结合强度55.27MPa。
实施例4
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬45份、金属镍65份、金属钛2.5份、铈0.08份。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，熔炼温度为1520℃，熔炼时间为1h，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm。
本实施例制得的镍基丝材的拉伸强度为849MPa，延伸率23.8％，冲击值169J，结合强度55.21MPa。
实施例5
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，包括按照重量份计的如下组份：金属铬55份、金属镍67份、金属钛3.5份、镧0.07份。
一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，熔炼温度为1540℃，熔炼时间为2h，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm。
本实施例制得的镍基丝材的拉伸强度为861MPa，延伸率24.5％，冲击值173J，结合强度55.39MPa。
产品性能试验
1、抗氧化性，检测方法参照HB5258-2000；结果见表1。
表1抗氧化测试结果
对照组1-2为常用管道涂层。
2、抗高温燃气腐蚀性，检测方法参考GB/T18681-2002；结果见表2。
表2抗高温燃气腐蚀性测试结果
组别 实施例1-5 对照组1 对照组2
结果 涂膜完整无变化 少量起泡 大量起泡并脱皮
对照组1-2为常用管道涂层。
表1-2结果表明，本发明提出的一种镍基丝材与对照组相比具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性。
3、使用本发明制得的镍丝基材喷涂于水冷壁管上，年损耗量见表3
表3水冷壁管年损耗量测试结果
组别 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对照组1 对照组2
结果 37um 32um 35um 29um 31um 1.5mm 2.0mm
对照组1-2为常用管道涂层。
表2结果表明，本发明提出的一种镍基丝材与对照组相比能大大提高锅炉设备的使用寿命，其年损耗量从每年1.5-2.0mm下降到37um或更低。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，其特征在于，包括按照重量份计的如下组份：金属铬40-60份、金属镍50-70份、金属钛2-4份。
2.根据权利要求1所述的一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，其特征在于，所述镍基丝材还包括稀土元素0.05-0.10份。
3.根据权利要求2所述的一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材，其特征在于，所述稀土元素为镧或铈。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：将各组分混合后进行熔炼、锻压成型，然后进行粗拉至Φ5.0mm；S2：将S1制得的丝材进行热处理、碱煮酸洗；S3:精拉、光亮退火，所制得的丝材的最终丝材的规格为Φ1.6mm或Φ2.0mm。
5.根据权利要求4所述的一种生物质锅炉水冷壁防腐喷涂用镍基丝材的制备方法，其特征在于，所述S1的熔炼温度为1500-1555℃，熔炼时间为1-2h。
6.根据权利要求4所制得的一种镍基丝材。
7.根据权利要求1-3、5-6任一项所制得的一种镍基丝材应用于生物质锅炉水冷壁或锅炉的金属零部件。
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