CN1177005C - 耐高温防磨涂料 - Google Patents
耐高温防磨涂料Info
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Abstract
本发明涉及一种用于火力发电厂锅炉受热面的金属管壁上的耐高温防磨涂料。本发明由占总重量30%至40%甲料和占总重量60%至70%乙料组成。甲料为复合磷酸盐粘合剂，由双氢磷酸铝、硅溶胶、钾水玻璃混合加热反应冷却后制得；乙料为混合粉料，由白刚玉细粉、白刚玉超微粉、棕刚玉细粉、棕刚玉超微粉、红柱石、硅线石、生粘土、硼砂、六偏磷酸钠混合均匀制成。本发明使用时在现场将甲料和乙料搅拌混合后，直接刷涂或喷涂在锅炉炉管金属管壁上，经常温养护及高温固化，即形成一层表面光滑、耐磨性能好的防磨涂料。能起到保护锅炉炉管免受高温高速烟气流的冲刷和腐蚀的作用，有效地延长了炉管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于火力发电厂锅炉受热面的金属管壁上的耐高温防磨涂料。
背景技术
火力发电厂锅炉受热面的管子(即简称“四管”的水冷壁管、再热器管、过热器管和省煤器管)的爆裂泄漏是导致非计划停炉的重要原因之一。“四管”爆裂的原因很多，如材质不良、超温、磨损、腐蚀、焊接缺陷等，在这些原因当中，超温引起的爆管曾经占了相当大的比例，但目前许多电厂的“四管”用材大都提高了强度等级，这样就使由于超温爆管的事故大大下降，而磨损爆管的问题则显得较为突出。
磨损的原因是由于受500-1200℃的高温、高速烟气冲过锅炉水冷管壁受热面，在烟气中又含有形状不规则的硬质固体颗粒，这些颗粒流经受热面时就会对受热面管壁产生撞击磨擦，管壁因磨损而变薄，直至造成爆管。
在锅炉“四管”防磨措施当中，虽然方法很多，如加装防护瓦，管壁表面渗合金等处理。但终因价格昂贵或不易实施等原因而不能推广应用，造成管壁局部磨损爆管率仍持高不下。
发明目的
本发明的目的在于提供一种成本低廉的耐高温防磨涂料，使用时该涂料涂刷在锅炉受热面管子及燃煤系统的弯管等金属管道壁上，烧结后形成的防护层能有效防止和延缓金属管壁的磨损和腐蚀，从而大大降低因磨损和腐蚀所造成锅炉停炉的事故率，且施工方便。
实现本发明目的的技术方案是：本发明的耐高温防磨涂料由占总重量30％至40％的甲料和占总重量60％至70％的乙料组成；
甲料为复合磷酸盐粘合剂，其原料的组成是(重量)：粘度为30至40秒、含固量为50％至60％的双氢磷酸铝75至90份，重量百分浓度为30％至35％的硅溶胶8至15份，重量百分浓度为30％至40％、模数为2.8至3.0的钾水玻璃2至10份；将双氢磷酸铝液体加热到40℃至60℃，在不断搅拌的情况下，慢慢滴加硅溶胶，当温度上升到65℃至75℃时，停止加热，并继续搅拌10至15分钟，当温度逐步降低后滴加钾水玻璃，继续搅拌5至10分钟，冷却后即制得复合磷酸盐粘合剂；
乙料为混合粉料，其组分是(重量)：100目至200目白刚玉细粉6.3至9份，300目至500目的白刚玉超微粉20至25份，200目至320目的棕刚玉细粉30至40份，400目至500目的棕刚玉超微粉15至20份，600目至800目的红柱石5至7份，600目至800目的硅线石4至8份，200目至400目的生粘土3至5份、优选广西产生粘土，硼砂0.5至1.5份，六偏磷酸钠0.2至0.5份；将各组分放入拌和机中拌和均匀即制成粉状乙料。
本发明具有积极的效果：本发明使用时，将甲料和乙料放入拌和机中拌和均匀即得到可供涂刷或涂抹或喷涂的刚玉质耐高温防磨涂料。施工前，将管壁表面去净浮尘、浮锈、油污，然后用毛刷或喷枪将配制好的涂料均匀涂覆于管壁的金属表面，24小时后再涂第二遍，经48小时常温养护后可随炉点火升温。本发明以双氢磷酸铝(磷酸二氢铝)为甲料粘合剂的基料，在辅以硅溶胶和钾水玻璃后制成具有特殊性能的复合胶粘剂。一方面，在将硅溶胶与双氢磷酸铝混合之后，由于自由移动的磷酸氢根离子和铝离子破坏了硅溶胶胶体的表面电性，从而析出了正硅酸，表现出有白色乳状物的产生；而另一方面，又由于双氢磷酸铝的用量是过量的，加入钾水玻璃后，中和了过量的磷酸根离子，这样就克服了由于析出正硅酸所引起的不平衡电荷问题，控制了体系中的正硅酸与磷酸的进一步的结合，并最大限度地降低了酸性盐类对金属管壁的早期腐蚀。这种复合胶粘剂可以在长时间内稳定存在。此外，向此复合粘合剂中加入刚玉等高硬度磨料作为填料后，在复合粘合剂的作用下，其颗粒之间呈现相互悬浮的状态，因此，所制出的耐磨涂料可以在常温下长期贮存。当刚玉质防磨涂料喷涂或刷涂在锅炉炉管壁上后，涂料中的水份随着常温养护时间的增加而逐渐蒸发，慢慢固化后形成了硬质涂层；当温度在常温至580℃之间时，体系中所析出的正硅酸与磷酸铝之间由于相互作用从而形成“硅酸盐骨架”和“磷酸盐骨架”，双重骨架之间又有粒径不同的刚玉质磨料作填充，从而使得耐磨颗粒之间与金属管壁表面形成良好的结合，使涂敷层变得致密。当温度继续升高，硅酸盐骨架先形成网状，然后当温度在850-1200℃时，磷酸盐骨架又进一步形成网状结构，二种网状结构相互重叠，将刚玉质耐磨填料结合得更加牢固，加上低熔点的硼砂与粘土的相互熔融，使得刚玉质防磨涂层与金属管壁结合得更加牢固，红柱石与硅线石由于具有高温膨胀性能，所以，使防磨涂料在高温下能与金属管壁达到同步膨胀的目的，起到了保证涂料在高温下不受金属管壁的膨胀而造成开裂和脱落的后果，最终形成一层致密的隔离层。该坚硬的刚玉质耐磨外壳为锅炉金属管壁表面罩上了一层防冲刷的外层，形成了耐高温防磨涂层。本发明的刚玉质耐高温防磨涂料可广泛应用于火力发电厂锅炉中的受热面金属管壁，也适用于石化炼油厂的加热炉炉管管壁。实践证明，金属炉管经本涂料涂刷后，其表面带有一层氧化膜，与管壁结合牢固，能在管壁温度600-1200℃的高温下长期工作，涂层具有良好的抗热冲击能力，并具有较高的耐磨性、耐腐蚀性，且不会给炉管造成任何损害，并显著延长了炉管的使用寿命。由于本涂料施工方便，属水溶性无毒、无味环保型涂料且价格低廉，是极具有发展前途和推广价值的新型耐高温防磨涂料。
最佳实施方式
(实施例1)
①制备甲料粘合剂：称取粘度为35秒(涂-4杯)、含固量为55％的双氢磷酸铝32.5kg放入反应釜中，将双氢磷酸铝液体加热到50℃，在不断搅拌的情况下，慢慢滴加重量百分浓度为35％的硅溶胶4.5kg，当温度上升到70℃时，停止加热，并继续搅拌15分钟，当温度逐步降低后滴加重量百分浓度为35％、模数为3.0的钾水玻璃2kg，继续搅拌10分钟，冷却后即为复合磷酸盐粘合剂。用铁桶装盛后待用。
②制备乙料混合粉料：将120目白刚玉细粉5.5kg，500目白刚玉超微粉17.5kg，320目棕刚玉细粉25kg，500目棕刚玉超微粉12kg，800目红柱石4kg，800目硅线石3.5kg，广西产320目生粘土3kg，化学纯硼砂0.6kg，化学纯六偏磷酸钠0.14kg依次放入V型拌和机中搅拌15至20分钟，混合均匀后得到乙料混合粉料。用铁桶装盛后待用。
③在施工现场，施工前，将需涂覆涂料的火力发电厂锅炉受热面的管子管壁表面去净浮尘、浮锈、油污。将占总重量35％的甲料与占总重量65％的乙料经电动搅拌机拌和15至20分钟至混合均匀。然后用毛刷或喷枪将配制好的涂料均匀涂覆于管壁的金属表面，24小时后再涂第二遍，经48小时常温养护后可随炉点火升温，涂料中的水份随着常温养护时间的增加而逐渐蒸发，慢慢固化后形成了硬质涂层；当温度在常温至580℃之间时，体系中所析出的正硅酸与磷酸铝之间由于相互作用从而形成“硅酸盐骨架”和“磷酸盐骨架”，双重骨架之间又有粒径不同的刚玉质磨料作填充，从而使得耐磨颗粒之间与金属管壁表面形成良好的结合，使涂敷层变得致密。当温度继续升高，硅酸盐骨架先形成网状，然后当温度在850-1200℃时，磷酸盐骨架又进一步形成网状结构，二种网状结构相互重叠，将刚玉质耐磨填料结合得更加牢固，加上低熔点的硼砂与粘土的相互熔融，使得刚玉质防磨涂层与金属管壁结合得更加牢固，红柱石与硅线石由于具有高温膨胀性能，所以，使防磨涂料在高温下能与金属管壁达到同步膨胀的目的，起到了保证涂料在高温下不受金属管壁的膨胀而造成开裂和脱落的后果，最终形成一层致密的隔离层。该坚硬的刚玉质耐磨外壳为锅炉金属管壁表面罩上了一层防冲刷的外层，形成了耐高温防磨涂层。
(实施例2)
其余与实施例1相同，不同之处在于：甲料的原料中相同规格的双氢磷酸铝为27kg，相同规格的硅溶胶为3.5kg，相同规格的钾水玻璃为1.2kg；乙料中相同规格的白刚玉细粉为6kg，相同规格的白刚玉超微粉为18kg，相同规格的棕刚玉细粉为28kg，相同规格的棕刚玉超微粉为12kg，相同规格的红柱石为4kg，相同规格的硅线石为4kg，相同规格的广西产生粘土为2.5kg，相同规格的硼砂为0.5kg，相同规格的六偏磷酸钠为0.3kg。
(实施例3)
其余与实施例1相同，不同之处在于：甲料的原料中相同规格的双氢磷酸铝为24kg，相同规格的硅溶胶为3kg，相同规格的钾水玻璃为1kg。乙料中相同规格的白刚玉细粉为5kg，相同规格的白刚玉超微粉为15kg，相同规格的棕刚玉细粉为24.5kg，相同规格的棕刚玉超微粉为12.5kg，相同规格的红柱石为4.2kg，相同规格的硅线石为4.2kg，相同规格的广西产生粘土为2.8kg，相同规格的硼砂为0.7kg，相同规格的六偏磷酸钠为0.2kg。
Claims (2)
1、一种耐高温防磨涂料，由占总重量30％至40％的甲料和占总重量60％至70％的乙料组成；
甲料为复合磷酸盐粘合剂，其原料的组成是(重量)：粘度为30至40秒、含固量为50％至60％的双氢磷酸铝75至90份，重量百分浓度为30％至35％的硅溶胶8至15份，重量百分浓度为30％至40％、模数为2.8至3.0的钾水玻璃2至10份；将双氢磷酸铝液体加热到40℃至60℃，在不断搅拌的情况下，慢慢滴加硅溶胶，当温度上升到65℃至75℃时，停止加热，并继续搅拌10至15分钟，当温度逐步降低后滴加钾水玻璃，继续搅拌5至10分钟，冷却后得到液态复合磷酸盐粘合剂；
乙料为混合粉料，其组分是(重量)：100目至200目白刚玉细粉6.3至9份，300目至500目的白刚玉超微粉20至25份，200目至320目的棕刚玉细粉30至40份，400目至500目的棕刚玉超微粉15至20份，600目至800目的红柱石5至7份，600目至800目的硅线石4至8份，200目至400目的生粘土3至5份，硼砂0.5至1.5份，六偏磷酸钠0.2至0.5份；将各组分放入拌和机中拌和均匀即制成粉状乙料。
2、根据权利要求1所述的耐高温防磨涂料，其特征在于：生粘土为广西产生粘土。
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