防止電廠鍋爐管道腐蝕和磨損的新技術(shù)

叢輝

摘 要：管道磨損是電廠鍋爐腐蝕磨損中最突出的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹管道的熱腐蝕磨損情況及其危害，重點(diǎn)概述在腐蝕防磨中應(yīng)用的噴涂技術(shù)的特點(diǎn)及其在電廠鍋爐管道防熱腐蝕磨損上的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：電廠；鍋爐；磨損；電弧噴涂；耐磨

近年來(lái)，隨著大容量機(jī)組投入運(yùn)行， 鍋爐受熱面由于非正常運(yùn)行引起的早期爆管頻繁發(fā)生，鍋爐管道受熱面高溫腐蝕和磨損已成為制約發(fā)電企業(yè)效益的主要問(wèn)題.電廠鍋爐所使用的燃煤燃燒后能夠產(chǎn)生這些元素的氧化物，在運(yùn)行時(shí)管壁發(fā)生氧化后形成Fe2O3，煙氣中的SO3與之發(fā)生反應(yīng)生成復(fù)合硫酸鹽，導(dǎo)致管道受到熱腐蝕。電廠鍋爐管道管壁存在溫度梯度，腐蝕后管壁減薄或產(chǎn)生大量麻坑，另外爐膛內(nèi)的高溫、高速煙氣攜帶大量灰粒和未完全燃燒的燃料顆粒使管壁產(chǎn)生沖蝕磨損，造成壁厚逐漸減薄，管道受到腐蝕和磨損聯(lián)合作用后使用壽命大大下降，尤其在燃燒器附近高溫腐蝕和磨損情況更加嚴(yán)重，最后的結(jié)果就是造成管道泄漏。探究鍋爐管道的防磨問(wèn)題. 是直接關(guān)系到火電廠經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 鍋爐管道中易腐蝕和磨損的部位、原因

1.1 鍋爐管道中易磨損的部位與原因

1.1.1 鍋爐金屬材料的磨損機(jī)理

鍋爐管道磨損一般分為粘著磨損、腐蝕磨損和沖蝕磨損三類，最為典型的是鍋爐的沖蝕磨損，影響磨損量的主要因素很多，通常情況下是運(yùn)用 Neilson--Gilchrist理論就可以描述不同的沖蝕磨損特性。

1.1.2 鍋爐的磨損部位與原因

（1）磨損部位。鍋爐管道的磨損與鍋爐的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)、材料特性等因素有關(guān)。易磨損的部位有受熱面管子、不規(guī)則的管壁區(qū)域和省煤器前幾排管子，以及金屬膨脹節(jié)、布風(fēng)裝置等。

（2）磨損原因。1）煤質(zhì)特性。燃用無(wú)煙煤和貧煤的鍋爐， 煤的燃燒困難， 容易產(chǎn)生不完全燃燒和火焰拖長(zhǎng)， 形成還原性氣氛造成腐蝕性增強(qiáng)。 含硫量高的煤腐蝕性介質(zhì)的濃度就越高， 同金屬管壁發(fā)生急劇反應(yīng)的可能性也越大，從而腐蝕性越強(qiáng)；2）沖蝕磨損。由于沖蝕磨損的影響因素根多，目前缺乏普遍適用的技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)材料的磨損速率。另外，鍋爐實(shí)際運(yùn)行參數(shù)、壓力之間的關(guān)系還沒(méi)有明確的聯(lián)系，因此需要建立經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?shí)際磨損量整體用于平均磨損推導(dǎo)。而管道常見(jiàn)的磨損是局部快速磨損，必須建立有障礙物情況下的磨損模型，并且制定相應(yīng)解決措施等方面有重要指導(dǎo)意義，采用讓管設(shè)計(jì)和防磨板設(shè)計(jì)等措施讓管設(shè)計(jì)可去除渦流磨損和反彈力磨損，有效達(dá)到防磨目的。

1.2 腐蝕原理與因素

（1）腐蝕原理。煤中的氯在加熱過(guò)程中以 NaCl形式釋放出來(lái)，產(chǎn)生了HCl 氣體，這些氣體在冷壁上發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)物使 Fe2O3 氧化膜發(fā)生破壞， 連同 SO3 和 O2 很容易擴(kuò)散到管子金屬表面，造成鍋爐管道腐蝕。

（2）腐蝕的原因。1）管壁的溫度.燃燒器區(qū)域附近的水冷壁的熱流密度很大，溫度梯度也很大，對(duì)管壁的高溫腐蝕有很大的影響。 管壁溫度越高， 腐蝕速度越快。2）高溫火焰。煙氣中帶有微量的SO2、 SO3、 H2S、 HCl， 這些會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生腐蝕作用， 若高溫火焰沖刷水冷壁，極易被高溫火焰中的灰粒和未燃盡的煤粉沖刷掉， 露出新的表面， 從而使腐蝕與磨損交替進(jìn)行。

2 二電弧噴涂技術(shù)在鍋爐管道管腐蝕和磨損防護(hù)中的應(yīng)用

2.1 電弧噴涂工藝特點(diǎn)

防磨措施一般包括結(jié)構(gòu)防磨、材料防磨和運(yùn)行防磨三方面。電弧噴涂是材料涂層防磨的常用方法，廣泛被用于電廠鍋爐受熱面管道耐磨技術(shù)中。電弧噴涂的技術(shù)是利用自行研制的專用電弧噴涂設(shè)備，將耐磨， 耐高溫腐蝕的金屬合金絲材熔融噴涂至預(yù)先除銹的工件表面，形成電弧噴涂金屬涂層，使得鍋爐受熱面管壁免受高溫腐蝕和磨損.。電弧噴涂工藝簡(jiǎn)單， 生產(chǎn)效率高，主要適用于發(fā)電廠、供熱和工業(yè)鍋爐管道受熱面高溫腐蝕和磨損的保護(hù)中，特別是適合電廠鍋爐管道受熱面的現(xiàn)場(chǎng)維修和預(yù)保護(hù)，不受工期影響，適應(yīng)性強(qiáng)，而且涂層耐高溫腐蝕和耐磨損壽命長(zhǎng)，提供鍋爐受熱面管壁使用壽命達(dá)10年以上。涂層與鋼材結(jié)合力可以高達(dá)40Mpa以上，能夠確保鍋爐在加熱、冷卻和長(zhǎng)期工作情況下，達(dá)到不剝落。并且電弧噴涂設(shè)備靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)便于掌握，不需對(duì)工件進(jìn)行噴涂前預(yù)熱和后加工，還有利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊縫和損傷部位即時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

2.2 電弧噴涂中存在的問(wèn)題

由于涂層和基體熱膨脹系數(shù)差異大，容易造成大面積剝落：涂層的交接處厚度梯度過(guò)大，容易產(chǎn)生突起而形成新的磨損點(diǎn)；或者是由于噴涂絲材性能低，造成整體耐磨性差，壽命低。

2.3 電弧噴涂高溫防腐耐磨涂層技術(shù)要點(diǎn)

（1）打底層要封閉好。針對(duì)鍋爐受熱面部位熱腐蝕磨損失效機(jī)理，結(jié)合腐蝕磨損情況，通常情況下，選用耐沖擊磨損和抗高溫氧化性俱佳的高溫復(fù)噴打底絲作為打底層，利用高溫耐磨防腐蝕專用封孔劑進(jìn)行封孔，設(shè)置過(guò)渡區(qū)域，過(guò)渡區(qū)域?qū)挾葹?20～160mm，平滑過(guò)渡。

（2）涂層主要技術(shù)指標(biāo)。CFB鍋爐管防磨噴涂運(yùn)行若干時(shí)間后，有的涂層已被磨掉，很多部位還有殘留涂層，為了確保鍋爐安全運(yùn)行，需要再次進(jìn)行噴涂施工，在殘留層上繼續(xù)噴涂打底用的材料，這樣就可以很好地解決在殘留層上繼續(xù)噴的問(wèn)題，可以能大幅度提高與基體的結(jié)合強(qiáng)度，在高溫運(yùn)行中不會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)金屬熱噴涂層一般都會(huì)有毛細(xì)孔，沒(méi)有做好封閉，煙氣的腐蝕性成分就會(huì)滲入而破壞基體，甚至?xí)雇繉觿兟洹?/p>

2.4 對(duì)高溫防腐耐磨涂層的要求

涂層必須耐高溫腐蝕和耐磨損.使用壽命長(zhǎng).噴涂后應(yīng)能保證鍋爐受熱面管壁使用壽命達(dá)10年以上。涂層與鍋爐管材的熱膨脹系數(shù)要大致相同，確保在熱脹冷縮和長(zhǎng)期工作情況下.涂層不起皮，不開(kāi)裂，不剝落，要保證涂層熱傳導(dǎo)系數(shù)要好，確保鍋爐傳熱效率不受影響，保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

利用先進(jìn)的電弧噴涂技術(shù)解決鍋爐管道的腐蝕并使其延壽，是非常有發(fā)展?jié)摿Φ模墙窈蠼鉀Q鍋爐管道泄漏事故的先進(jìn)方法，該項(xiàng)技術(shù)可以減輕電廠鍋爐檢修的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢修質(zhì)量，縮短檢修工期，提高電廠經(jīng)濟(jì)性， 也是未來(lái)鍋爐檢修技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì).

參考文獻(xiàn)：

[1]徐濱士.表面工程維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996：79.

[2]徐濱士，李長(zhǎng)久.表面工程與熱噴涂技術(shù)及其發(fā)展[J].中國(guó)表面工程，1998，11（I）.