垃圾焚燒鍋爐蛇形管制造過程中的噴涂工藝

張佳　顧新　李雙雙

摘? 要：垃圾焚燒是當前處理生活垃圾的有效方法，但垃圾在焚燒過程中對鍋爐受熱面的腐蝕相當嚴重，使鍋爐受熱面使用壽命大大縮減。在鍋爐管外壁進行噴涂防腐，能夠很好的解決該問題。

Abstract： Waste incineration is an effective method for the treatment of domestic waste， but the corrosion of waste on the heated surface of the boiler during incineration is quite serious， which greatly reduces the service life of the heated surface of the boiler. Spray corrosion protection on the outer wall of boiler pipe can solve the problem well.

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒鍋爐蛇形管? 噴涂工藝

Keywords： Waste incineration boiler serpentine tube? ?Spray process

0前言

鍋爐運行場所環(huán)境比較惡劣，在高溫高壓作用下，鍋爐水冷壁、省煤器等部位的鋼管因長時間受到煙氣所含的顆粒沖刷，鹽電池腐蝕、水體中的氧腐蝕，管壁逐漸變薄，易導致受熱面爆管，給鍋爐正常運行造成很大負面影響。而采用噴涂技術(shù)可以解決鍋爐受熱面快速磨損、爆管的難題，這種技術(shù)是在金屬表面涂上致密、高強度的耐磨涂層，形成一層保護膜，使金屬與這些介質(zhì)隔開。因其具有極高的抗磨、耐高溫、耐腐蝕性能，并且可以修復受熱面管材表面的創(chuàng)傷，能夠延長鍋爐的使用壽命，故受到普遍運用。

下面以400t/d異重循環(huán)流化床垃圾焚燒鍋爐高溫過熱器蛇形管組、中溫過熱器蛇形管組Ⅰ噴涂制作工藝流程為例對噴涂技術(shù)進行介紹。

1需進行噴涂的蛇形管管組

鍋爐過熱器中的中溫過熱器I和高溫過熱器蛇形管需要防腐噴涂總面積638平方，其位于水冷包墻第Ⅱ煙室， 管徑φ42x5，材質(zhì)12Cr1MoVG，彎管半徑R70/R140，出頭部分彎管半徑R75，涂層要求抗高溫氧化、抗HCl腐蝕、涂層與基材結(jié)合強度≥60MPa、厚度不低于0.5mm、使用壽命>3年，產(chǎn)品圖1陰影部分需進行噴涂處理。

2蛇形管管組噴涂主要加工工序

蛇形管管組噴涂工藝流程：排料、下料直管----熱噴涂（預留彎管局部）---彎管（加工）---組焊、探傷---補噴（彎管部位）--焊接支撐鋼板---補全（焊接部位）---水壓—油漆包裝。

蛇形管管子在進過排料、下料、倒角清理、去毛刺后，要求對管子原材料進行噴砂預處理，噴砂后表面應不低于sa21/2級，后進行噴涂處理。噴涂按圖紙及技術(shù)要求進行防腐噴涂，保證使用壽命不低于3年，噴涂時注意預留彎管、待焊接區(qū)域局部不噴。對需補噴表面，仍需進行噴砂處理，噴砂后表面也應不低于sa21/2級，同時注意要求將著色劑、焊接飛濺等清理干凈，按圖紙及技術(shù)要求對彎管、焊接部位及缺損部位進行補噴，防磨蓋板處后續(xù)要焊接，噴涂時須保護，在進過通球、水壓試驗、通海綿球、最終檢驗后，對未噴涂區(qū)域進行油漆。

3蛇形管管組噴涂特殊過程控制

為了確保噴涂層的均勻，及管子不發(fā)生變形，噴涂分三次進行。噴涂的管子先以直管先噴，預留彎頭及焊接部位暫不噴涂以防止焊接材料與噴涂材料間的化學作用，噴涂直管時，直管一頭夾在車床上勻速旋轉(zhuǎn)（如圖2所示），噴涂完的管子整片焊接完成后再對彎頭部分、焊接處進行補噴。彎頭噴涂前需要對彎頭部分再進行噴砂處理，清除氧化皮，提高涂層結(jié)合強度，防磨蓋板處后續(xù)要焊接，噴涂時須保護，對每片當中的支持鋼板的焊縫進行補噴。由于位置比較狹小，需用小噴槍進行補噴，用溫火進行重熔。

噴涂材料采用鎳基合金粉末，硬度HRC55～HRC62，涂層厚度大于0.5mm ，噴焊層表面均勻光滑、平整、致密、無麻面、起皮、開裂、脫落等現(xiàn)象，涂層結(jié)合牢固不發(fā)生因噴焊層和工件膨脹特性不一致而造成脫落，噴涂工件不變形、不損傷，施工采用鎳基合金熱噴涂工藝，選用火焰噴涂工藝方法。合金粉末表面噴焊是一種新的表面防護和強化工藝，通過加入不同配比的合金粉末，使工件表面獲得高耐磨性、耐蝕性或耐熱抗氧化的保護層，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。熱噴焊工藝制得的涂層較厚，結(jié)構(gòu)致密，與工件呈冶金結(jié)合，如圖3所示：

噴焊材料的選擇，氧乙炔焰溫度低，要求噴焊材料有較低的熔點。噴焊粉末粒度范圍較窄，盡量不使用過細粉末，在噴焊時粉末有較強的放熱效果。噴焊材料鎳基合金粉末，其主要成分見表1：

粒度范圍：-150+280目/英寸? ? 涂層厚度：≥0.5mm? ? 涂層硬度：HRC55～62

噴焊工藝采用兩步法進行，即噴焊和重熔燒結(jié)兩個工藝過程分別進行。這樣可根據(jù)兩個工藝不同特點，使用不同的工藝和設(shè)備，從而大大提高生產(chǎn)效率和噴焊質(zhì)量。具體工藝過程如下：

（1）表面制備

首先對工件表面進行凈化處理，表面處理一般采取噴砂處理。噴砂加工有著非常大的作用，會直接影響涂抹層的附著能力和外觀，以及涂抹層的耐潮和耐腐蝕。并且如果前期處理不好的話，繡的腐蝕就會不斷地向下面延伸，并且會導致涂抹層的脫落。噴砂前要把物體表面進行清洗處理，將待噴涂表面及鄰近區(qū)域進行除油，去污，去銹，使工件表面呈金屬光澤，噴砂使工件表面形成一定的殘余壓應力，提高涂層的結(jié)合強度，有利于提高工件的疲勞強度。同時增大金屬表面晶粒的塑性變形，并造成晶格缺陷，使表面活化提高，有助于噴涂顆粒與基體間的物理化學結(jié)合的進行。噴砂粒度應與工作要求相適應，一般在十至二十號之間適用，砂子應保持干燥、不含油、石塊或其他雜物。較小顆粒的砂粒適用于單位時間內(nèi)處理較大的基體表面，較大顆粒的砂粒可迅速從基體表面除掉不需要的物質(zhì)，并獲得較粗糙的表面。金屬基體噴砂完成清理的表面應當是一種帶有灰白色物質(zhì)的金屬表面，同時無油，無銹，無污物等。噴砂后的工件應盡快進行噴涂，時間越短，表面活化效果越好。砂子采用帶菱角的破碎軸承鋼砂。

（2）基體預熱

在噴涂過程中，噴涂粒子在基體表面凝固時，會產(chǎn)生不同類型的應力，這些應力會影響涂層的自身強度和結(jié)合強度。無論噴涂何種材料，基體表面進行合理預熱，都有利于提高涂層的結(jié)合強度，使涂層不易產(chǎn)生裂紋、使表面活化，有利于涂層與基體的結(jié)合，以及控制基體相對涂層的膨脹。對于一些薄壁管件，可減小噴涂后冷卻時由零件和涂層的收縮不一致性而造成的應力，從而有利于涂層與基體的結(jié)合。

控制基體溫度，從理論上講，基體溫度越高，活化程度越高，從而有利于噴涂顆粒與其產(chǎn)生冶金作用。但實際上受到限制，因為對于一般鋼材而言，當溫度高于150℃時，表面將迅速氧化，而氧化膜的形成有礙顆粒與基體結(jié)合。因此預熱溫度一般不超過150℃，這樣既能避免基體氧化，又能提高涂層結(jié)合強度，同時降低噴涂過程中的熱應力，使涂層中的碳化物相充分析出，提高涂層的耐磨性。噴涂前預熱還可以使零件噴涂后涂層的抗疲勞強度下降量減少，提高涂層的使用壽命。最佳的預熱溫度可以提高涂層工作壽命2倍～5倍。

（3）噴粉

當工件預熱到一定溫度后立即噴涂合金粉末。噴涂時，被涂物須完全接地，以增加粉末涂裝的噴著效率。噴嘴垂直于工件表面，噴槍距工件表面距離為100～150mm，噴槍的移動要均勻一致。直管段采用自動噴，彎頭部分用手工補噴。

（4）重熔

采用重熔槍對噴粉后的表面進行重熔處理，噴槍距工件表面距離20～30mm，噴槍與工件表面夾角為60～75°，重熔速度要快，否則易產(chǎn)生過熔和氧化。重熔溫度一般憑經(jīng)驗控制，當重熔表面出現(xiàn)鏡面反光時，說明粉末已熔化完全，達到了重熔溫度。在重熔過程中自熔性合金在熔融狀態(tài)時有強烈的還原脫氧作用和良好的造渣除氣性能，致使重熔冷卻后的噴焊層消除了噴涂層中的氣孔和氧化物夾渣，當涂層充分熔化并完全潤濕金屬基體表面時便會發(fā)生涂層合金與基體之間的互溶及擴散，使噴焊層與基體間形成牢固的冶金結(jié)合，從而大幅度提高了結(jié)合強度。噴涂后成品如圖4所示：

4檢查和驗收

除按標準要求規(guī)定的檢查和驗收外，還需對涂層進行專項驗收，噴涂層表面必須均勻光滑、平整、致密、無麻面、起皮、開裂、脫落等現(xiàn)象;噴涂厚度≥0.5mm;涂層成分中Ni含量≥60%;涂層與基材結(jié)合強度≥60Mpa。

5結(jié)束語

噴涂加工工藝，在垃圾焚燒爐防止受熱面高溫腐蝕方面，能夠很好地提高機組壽命，值得垃圾焚燒鍋爐受熱面進行大面積配置和使用。

參考文獻

[1] GB 11374-89 熱噴涂涂層厚度的無損測量方法[S].

[2] GB 8642-88 熱噴涂涂層結(jié)合強度的測定[S].

[3] GB 8641-88 熱噴涂涂層抗拉強度的測定[S].

[4] GB 8640-88 金屬熱噴涂涂層表面洛氏硬度的試驗方法[S].

[5] GB 8642-88 熱噴涂涂層結(jié)合強度的測定[S].

[6] GB 11373-89 熱噴涂金屬預處理通則[S].

[7] GB 8923-88 涂裝前表面銹蝕等級和除銹等級[S].

作者簡介：

張佳，1986.11.14，女，漢，江蘇南通，2008年畢業(yè)于南通大學機械制造及其自動化專業(yè)，工程師，在南通萬達鍋爐有限公司管理部從事質(zhì)量管理工作。

顧新，1982.5.25，男，漢，江蘇南通，2004年畢業(yè)于南通航運職業(yè)技術(shù)學院機械工程及自動化專業(yè)，工程師，在南通萬達鍋爐有限公司管理部從事質(zhì)量檢驗工作。

李雙雙，1985.10.18，男，漢，江蘇南通，2008年畢業(yè)于南通大學機械制造及其自動化專業(yè)，工程師，在南通萬達鍋爐有限公司管理部從事質(zhì)量管理工作。