CN110819929A - 一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料及其施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料及其施工工艺，所述垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料为针对垃圾腐蚀成分分析设计的具有抗腐蚀和耐冲刷能力的合金材料，所述合金材料是在Ni Cr合金基材的基础上加入Mo、W硬质相元素制成，所述Ni CrMo W合金通过高速电弧喷涂的方式涂布到锅炉管管壁上。通过上述方式，本发明能够能够将具有高硬度和高抗腐蚀性的Ni CrMo W合金喷涂在锅炉管受热面上，而且涂层的孔隙率不超过1.5%，具有极高的稳定性。

Description

一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料及其施工工艺
技术领域
本发明涉及锅炉管表面处理领域，特别是涉及一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料及其施工工艺。
背景技术
由于高温、高压、腐蚀、磨损和疲劳等原因引起电站锅炉“四管”早期爆管呈逐年上升的趋势，其中，腐蚀是最主要的因素之一。据调查，我国100 MW以上机组由于腐蚀和冲蚀使锅炉管壁减薄，导致锅炉“四管”爆漏事故而造成的停机抢修时间约占整个机组非计划停用时间的40%左右，占锅炉设备本身非计划停用时间的70%以上。锅炉的突发性爆管事故对电厂安全、稳定发电的危害十分严重。而这种对管壁的腐蚀对于利用垃圾发电的垃圾焚烧炉的锅炉管来说尤为致命,因为垃圾焚烧发电用的原料来源及其复杂，含有多种不同的有机和无机化学物质，这些化学物质燃烧时会产生Cl2、HCl等腐蚀性气体以及含Cl类和含S类的碱性熔融盐类，这些物质附着在管壁上时可以在高温自催化的作用下对管壁进行腐蚀。例如PVC类的塑料燃烧会产生的HCl气体，在温度高于426oC时就具有剧烈的腐蚀性。严重影响锅炉设备的使用寿命，除此之外，垃圾焚烧炉中可能存在石英砂等硬质颗粒，在高温烟气带动下，高速撞击锅炉受热面的管壁，也会进一步导致管壁磨损，降低锅炉使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种垃圾焚烧炉的锅炉管壁防护材料，能够降低垃圾焚烧产生的烟气的腐蚀作用，提高锅炉设备使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料，所述垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料为NiCrMoW合金材料，所述NiCrMoW合金材料的组成成分为: Cr 含量为14~16 wt%，Mo含量为15~20 wt%，W 含量为3~5wt%，Fe含量为5~8 wt%，其余为Ni。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种适用于权利要求1所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，所述垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺包括以下步骤：步骤一，喷砂除锈，保持管壁干燥的状况，使用喷砂方式去除管壁表面锈蚀氧化层；步骤二，表面清理，对喷砂之后的管壁表面使用压缩空气进行清理，去除浮灰等杂物；步骤三，电弧喷涂，使用高速电弧喷枪将预制成丝材的NiCrMoW合金熔融雾化喷涂到管壁表面形成NiCrMoW合金涂层，所述熔融雾化形成的合金熔滴的飞行速度为130~170m/S；步骤四，涂层检测，对涂层厚度和外观检测，防止厚度不均和漏喷；步骤五，封孔，在涂层上涂覆封孔剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤一中除锈等级为Sa3级。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤一除锈结束到步骤三之间的间隔不大于2h。
在本发明一个较佳实施例中，所述NiCrMoW合金涂层的厚度为0.4~0.6mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述NiCrMoW合金涂层的孔隙率不大于1.5%。
在本发明一个较佳实施例中，所述NiCrMoW合金涂层使用Cr2O3粉末与水玻璃的混合溶剂作为封孔剂。
在本发明一个较佳实施例中，所述Cr2O3粉末的粒径不大于300目。
本发明的有益效果是：本发明通过采用高速电弧喷涂的方式将具有高耐腐蚀和耐磨损的合金材料涂覆在锅炉管壁上，可以有效提高锅炉管壁对小分子高温活性侵蚀的抵抗力，降低烟气中硬质小分子对管壁的磨损，显著降低锅炉设备单位时间内“爆管”次数。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括以下内容：
首先，对垃圾焚烧炉的焚烧产物进行分析，可以发现垃圾焚烧炉的主要焚烧产物可分为硬质粘结物结渣及粉末飞灰两类，前者表面大部分呈绿色，极为坚硬；后者呈绿色或红色。从表1垃圾焚烧产物元素分析表中可以看出，硬质粘结产物主要为Ca、Si、Fe等元素组成的氧化物（O元素未在检测范围），从而体现出极为坚硬的表观特性；此外，也检测到少量Cl以及Zn、Pb等重金属元素。绿色粉末主要为Cl、S、O非金属元素，特别是Cl、S意味着高温下将对锅炉钢管产生严重的腐蚀。白色粉末主要为Al、O元素，此外还含有少量的Ca及S元素。
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE001
表1垃圾焚烧产物元素分析表（wt%）
从以上述焚烧产物分析表中可以看出，垃圾焚烧炉的锅炉燃烧气氛中Cl、S等元素对锅炉产生潜在的高温腐蚀；同时，高Ca、Si元素含量，生成硬质颗粒，在高速气流带动下对锅炉管壁产生严重的冲刷作用。腐蚀和冲刷的交互作用将导致原锅炉管壁减薄速率增大。
针对此焚烧垃圾高Cl含量、高Ca硬质氧化物含量的特点本发明设计了NiCr为基体，中间添加Mo元素和W元素形成硬质相的合金涂层材料具有兼具耐高温腐蚀和抗磨损功能。本发明的三个实施例的化学成分见表2所示
表2实施例元素含量表（wt%）
上述实施例1~3中的NiCrMoW合金涂层的喷涂施工工艺包括以下步骤：
步骤一，喷砂除锈，保持管壁干燥的状况，使用喷砂方式去除管壁表面锈蚀氧化层，所述除锈等级达到国标GB8923中规定的最高等级Sa3，即彻底去除表面的氧化皮、锈、旧涂层及其他污物，防止影响涂层与锅炉管壁之间的结合强度；
步骤二，表面清理，对喷砂之后的管壁表面使用压缩空气进行清理，将浮灰等杂物吹走，防止影响后续喷涂效果；
步骤三，电弧喷涂，使用高速电弧喷枪将预制成丝材的NiCrMoW合金熔融雾化喷涂到管壁表面形成NiCrMoW合金涂层，所述NiCrMoW合金涂层的厚度为0.4~0.6mm比较经济，可以达到预设的寿命效果而且不影响锅炉管壁的传热效率，所述熔融雾化形成的合金熔滴的飞行速度为130~170m/S，通过高速雾化喷涂可以有效降低熔滴的粒径，从而降低合金涂层的表面孔隙率；
步骤四，涂层检测，对NiCrMoW合金涂层厚度和外观检测，防止厚度不均和漏喷；
步骤五，封孔，在NiCrMoW合金涂层上涂覆NiCrMoW合金涂层外使用Cr2O3粉末与水玻璃的混合溶剂作为封孔剂，其中使用的Cr2O3粉末的粒径为300目，可以有效填补孔隙，防止腐蚀性元素渗入涂层内部。
所述步骤一除锈结束到步骤三之间的间隔不大于2h，防止锅炉管壁再次在空气中氧化。
实施例1~3按照上述步骤电弧喷涂后检测结果如下：
Figure 300010DEST_PATH_IMAGE003
通过上述结果可以看出，涂层表面孔隙率不超过1.5%，结构致密，腐蚀元素难以通过涂层对基材直接腐蚀，而且涂层表面结合强度与常用电弧涂层结合强度20-25 MPa相比，具有较大优势，尤其是表面硬度与锅炉钢典型硬度0.8 GPa相比更是远远超出，因此对腐蚀和刮擦的抗性大大提高，具体表现在700℃、80h熔融盐蚀检查项和180天实测检验中可以得到直接反映。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料，其特征在于，所述垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料为NiCrMoW合金材料，所述NiCrMoW合金材料的组成成分为: Cr 含量为14~16wt%，Mo含量为15~20 wt%，W 含量为3~5 wt%，Fe含量为5~8 wt%，其余为Ni。
2.一种适用于权利要求1所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺包括以下步骤：
步骤一，喷砂除锈，保持管壁干燥的状况，使用喷砂方式去除管壁表面锈蚀氧化层；
步骤二，表面清理，对喷砂之后的管壁表面使用压缩空气进行清理，去除浮灰等杂物；
步骤三，电弧喷涂，使用高速电弧喷枪将预制成丝材的NiCrMoW合金熔融雾化喷涂到管壁表面形成NiCrMoW合金涂层，所述熔融雾化形成的合金熔滴的飞行速度为130~170m/S；
步骤四，涂层检测，对NiCrMoW合金涂层厚度和外观检测，防止厚度不均和漏喷；
步骤五，封孔，在NiCrMoW合金涂层上涂覆封孔剂。
3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述步骤一中除锈等级为Sa3级。
4.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述步骤一除锈结束到步骤三之间的间隔不大于2h。
5.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述NiCrMoW合金涂层的厚度为0.4~0.6mm。
6.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述Ni CrMo W合金涂层的孔隙率不大于1.5%。
7.根据权利要求2所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述Ni CrMo W合金涂层外使用Cr2O3粉末与水玻璃的混合溶剂作为封孔剂。
8.根据权利要求7所述的垃圾焚烧炉锅炉管受热面喷涂材料的施工工艺，其特征在于，所述Cr2O3粉末的粒径不大于300目。
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