CN112126888A - 一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，属于新材料表面防护技术领域。其步骤如下：第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质；第二步：粗化处理，喷金刚砂，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25‑Rz100；第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂金属粉末；第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬；第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料；第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时；第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，针对在垃圾焚烧炉受热面上制备防氯、硫等熔盐腐蚀和高温冲刷的复合涂层防护工艺，属于新材料表面防护技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展和城市化进程加快，我国城市生活垃圾产量也迅速增加。由于我国垃圾没有分拣、垃圾中含有碱金属及含Cl、S等物质，水分含量高、热值低等实际情况，使得垃圾在焚烧炉内进行稳定燃烧和污染物排放等面临居多技术难题，燃烧后形成Cl，S混合气体腐蚀和熔盐对锅炉造成严重的氯腐蚀和熔盐腐蚀。炉膛温度的高低和烟气在炉内停留时间的长短对二噁英排放至关重要，温度大于850℃，并控制烟气在炉内停留2秒以上，或者温度大于1000℃，停留时间1秒以上。垃圾焚烧炉的高参数化发展，加剧了高温腐蚀问题的严重性，大大减少锅炉的使用寿命，也是制约其发展的重要的瓶颈之一。
垃圾焚烧电站锅炉因高温腐蚀与磨损造成的非计划性停产时有发生，严重影响了电厂运营和城市生活垃圾的处理，给环境带来了极大的压力。解决垃圾焚烧电站锅炉腐蚀问题已经成为一个世界性难题。因此保证垃圾焚烧电站锅炉的安全高效运行、环境保护和促进社会和谐发展具有重要意义。
热喷涂技术作为一项经济、可靠的表面工程技术，在锅炉四管防护方面已经取得了明显的成效，得到广泛的应用。超音速火焰喷涂作为一种先进的喷涂方法，近年来在锅炉防护得到广泛的应用。由于超音速火焰焰流速度极快，所以制备的涂层，具有孔隙率低，结合强度高等优点。
特种涂料应用于锅炉之中，起到防氯、硫、钒、水蒸气腐蚀、耐磨、抗高温氧化、抗熔盐腐蚀等功效，而且施工方便，物理、化学和耐候性能俱佳。
由金属涂层和特种陶瓷涂层构建复合涂层，在垃圾焚烧电站锅炉得到尝试，使得对锅炉受热面的防护比单一涂层更具优势，使用寿命得到进一步的提高。
发明内容
本发明的目的在于为垃圾焚烧电站锅炉构建一种于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，为实现上述目的，本发明实施的技术方案如下：
一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其步骤如下：
第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质；
第二步：粗化处理，喷金刚砂，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25-Rz100；
第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂金属粉末；
第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬；
第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料；
第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时；
第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
进一步的，第三步中的金属粉末为INCONEL625金属粉末。
进一步的，第三步中超音速火焰喷涂参数为：冷却水流量9.5L/min；燃气压力及流量0.65MPa，88L/min；氧气压力及流量1.2MPa，305L/min；压缩空气压力及流量0.75MPa，440L/min；氮气压力及流量1.3MPa，18L/min；氢气压力0.35MPa。
进一步的，INCONEL625金属粉末的合金含量按重量百分比配比包括如下原料：Cr22%，Mo9%，Nb4%，Fe5%，其余Ni。
进一步的，第四步中，金属涂层的参数为：厚度200μm-250μm，结合强度≥60MPa，硬度≥HRC20，孔隙率≤0.5%。进一步的，第四步中，金属涂层的工作温度≤950℃。
进一步的，第六步中，陶瓷涂层固化后的干膜厚度为65μm-100μm。
进一步的，第五步中，高压无气喷涂后的湿膜厚度为100μm-150μm。
进一步的，第七步中，致密陶瓷涂层的工作温度在800℃以下。
进一步的，第七步中，致密陶瓷涂层在300℃开始烧结，至600℃烧结为完全致密涂层。
本发明的优点在于：
（1）选择金属涂层和陶瓷涂层构建复合涂层，其防护功能相对单一涂层显著增强。
（2）选择超音速火焰喷涂涂层的致密性和结合强度等性能优于其它喷涂方法。
（3）INCONEL625合金涂层中含Cr、Mo、Nb、Ni，抑制含氯、硫混合烟气对锅炉受热面的腐蚀。
（4）HM860耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料颗粒处于亚微米级，对金属涂层具有封闭功能。
（5）烧结温度低至300℃，烧结之后形成一定厚度的陶瓷涂层，孔隙率极低，硬度高，具有良好的抗复合熔盐腐蚀功能，同时抗磨粒磨损性能远远优于G20基体材料。
附图说明
图1为根据本发明实施方式中的复合涂层截面结构示意图；
图中1-基体；2-金属涂层；3-致密陶瓷涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1，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。
一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其步骤如下：
第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质；
第二步：粗化处理，喷金刚砂，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25-Rz100；
第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂金属粉末；
第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬；
第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料；
第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时；
第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
第三步中的金属粉末为INCONEL625金属粉末。
第三步中超音速火焰喷涂参数为：冷却水流量9.5L/min；燃气压力及流量0.65MPa，88L/min；氧气压力及流量1.2MPa，305L/min；压缩空气压力及流量0.75MPa，440L/min；氮气压力及流量1.3MPa，18L/min；氢气压力0.35MPa。
进一步的，INCONEL625金属粉末的合金含量按重量百分比配比包括如下原料：Cr22%，Mo9%，Nb4%，Fe5%，其余Ni。
第四步中，金属涂层的参数为：厚度200μm-250μm，结合强度≥60MPa，硬度≥HRC20，孔隙率≤0.5%。
第四步中，金属涂层的工作温度≤950℃。
第六步中，陶瓷涂层固化后的干膜厚度为65μm-100μm。
第五步中，高压无气喷涂后的湿膜厚度为100μm-150μm。
第七步中，致密陶瓷涂层的工作温度在800℃以下。
第七步中，致密陶瓷涂层在300℃开始烧结，至600℃烧结为完全致密涂层。
图1中由基体1、超音速火焰喷涂的金属涂层2和耐高温熔盐腐蚀陶瓷涂层构建的致密陶瓷涂层3截面结构示意图。
试验例1：一种垃圾焚烧锅炉受热面防腐耐磨的复合涂层的制备方法，它包括以下步骤：
第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质。
第二步：粗化处理，喷金刚砂，粗化表面，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25-Rz100。
第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂INCONEL625金属粉末，厚度250±50μm；INCONEL625主要合金含量：Cr22%，Mo9%，Nb4%，Fe5%，其余Ni。
超音速火焰喷涂参数：冷却水流量9.5L/min；燃气压力及流量0.65MPa，88L/min；氧气压力及流量1.2MPa，305L/min；压缩空气压力及流量0.75MPa，440L/min；氮气压力及流量1.3MPa，18L/min；氢气压力0.35MPa。
第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬。
第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料。
第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时。
第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
本实施例通过实验数据用以说明采用本复合涂层在高温熔盐腐蚀和高温冲刷的环境之下体现出来的性能优于现有防腐耐磨涂层技术。
具体如下：
1、实验名称：电弧喷涂和超音速喷涂涂层的高温冲刷和熔盐腐蚀试验
2、高温冲刷试验条件：温度：680℃；材料：石英砂60目；气压：0.6MPa
3、高温冲刷试验设备：高温冲刷试验机
4、熔盐腐蚀试验条件：温度：680℃；材料：WNaCl：WKCl：WNa2SO4=5：5：2；加盐方式：在涂层上覆盖一层复合盐
5、熔盐腐蚀试验设备：马弗炉
可见：单独的涂层，无论是采用超音速火焰喷涂还是电弧喷涂，由于没有采取封严措施，在高温熔盐的腐蚀下，性能表现很差。复合涂层的耐高温熔盐腐蚀性能表现良好，但高温冲刷性能，INCONEL+HM860复合涂层表现突出。
试验例2：一种垃圾焚烧锅炉受热面防腐耐磨的复合涂层的制备方法它包括以下步骤：
第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质。
第二步：粗化处理，喷金刚砂，粗化表面，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25-Rz100。
第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂INCONEL625金属粉末，厚度250±50μm；INCONEL625主要合金含量：Cr22%，Mo9%，Nb4%，Fe5%，其余Ni。
超音速火焰喷涂参数：冷却水流量9.5L/min；燃气压力及流量0.65MPa，88L/min；氧气压力及流量1.2MPa，305L/min；压缩空气压力及流量0.75MPa，440L/min；氮气压力及流量1.3MPa，18L/min；氢气压力0.35MPa。
第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬。
第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料。
第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时。
第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
本实施例通过实验数据用以说明采用本复合涂层在高温熔盐腐蚀和高温冲刷的环境之下体现出来的性能优于现有防腐耐磨涂层技术。
具体如下：
1、实验名称：电弧喷涂和超音速喷涂涂层的高温冲刷和熔盐腐蚀试验
2、高温冲刷试验条件：温度：680℃；材料：石英砂60目；气压：0.6MPa；冲蚀角度45°。
3、高温冲刷试验设备：高温冲刷试验机
4、熔盐腐蚀试验条件：温度：680℃；材料：WKCl：WNa2SO4=1：1；加盐方式：在涂层上覆盖一层复合盐
5、熔盐腐蚀试验设备：马弗炉
可见：单独的涂层，无论是采用超音速火焰喷涂还是电弧喷涂，由于没有采取封严措施，在高温熔盐的腐蚀下，性能表现很差。复合涂层的耐高温熔盐腐蚀性能表现良好，但高温冲刷性能，INCONEL+HM860复合涂层表现特别优异。
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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：
第一步：表面净化，采取火焰烘烤方式去除表面油污杂质；
第二步：粗化处理，喷金刚砂，清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25-Rz100；
第三步：热喷涂，在膜式壁上超音速火焰喷涂金属粉末；
第四步：清理表面，使用经过干燥的压缩空气吹净金属涂层上的灰烬；
第五步：高压无气喷涂，在金属涂层上喷涂一层耐高温熔盐腐蚀陶瓷浆料；
第六步：陶瓷涂层固化，常温下固化48小时；
第七步：升温至300℃以上，烧结成致密陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第三步中的金属粉末为INCONEL625金属粉末。
3.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第三步中超音速火焰喷涂参数为：冷却水流量9.5L/min；燃气压力及流量0.65MPa，88L/min；氧气压力及流量1.2MPa，305L/min；压缩空气压力及流量0.75MPa，440L/min；氮气压力及流量1.3MPa，18L/min；氢气压力0.35MPa。
4.根据权利要求2所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：INCONEL625金属粉末的合金含量按重量百分比配比包括如下原料：Cr22%，Mo9%，Nb4%，Fe5%，其余Ni。
5.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第四步中，金属涂层的参数为：厚度200μm-250μm，结合强度≥60MPa，硬度≥HRC20，孔隙率≤0.5%。
6.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第四步中，金属涂层的工作温度≤950℃。
7.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第六步中，陶瓷涂层固化后的干膜厚度为65μm-100μm。
8.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第五步中，高压无气喷涂后的湿膜厚度为100μm-150μm。
9.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第七步中，致密陶瓷涂层的工作温度在800℃以下。
10.根据权利要求1所述的用于垃圾焚烧炉复合涂层的制备方法，其特征在于：第七步中，致密陶瓷涂层在300℃开始烧结，至600℃烧结为完全致密涂层。
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