介绍目前解决不锈钢锅炉管磨损问题的最新技术,结合电厂实际,对喷涂工艺和耐磨涂层的要求作出分析,为各电厂尝试该项新工艺提供一定的理论基础。
1不锈钢锅炉管腐蚀磨损概况
近年来,随着越来越多的高参数、大容量机组投入运行,锅炉受热面的运行工况更为苛刻,由于高温、高压、腐蚀、磨损和非正常运行引起的早期爆管频繁发生。中国发电以火电为主,不锈钢锅炉管受热面高温腐蚀和磨损已成为影响发电企业效益的全局性问题。根据能源文摘的报导,1990年锅炉的各类事故,造成机组累计停运2 678.29 h,损失相当严重。各国每年不锈钢锅炉管爆裂引起的非计划停运占总停运次数的35%～50%。中国100MW以上机组不锈钢锅炉管爆漏事故造成的停运抢修时间占机组非计划停运时间的40%左右,占锅炉本身非计划停运时间的70%以上。
2003年,云南省100 MW机组锅炉的水冷壁,过热器管道泄漏事故达23次之多,造成泄漏的主要原因也是冲刷磨损,解决不锈钢锅炉管的防磨问题,是直接关系到火电厂经济效益的重要问题。
目前,中国大部分电厂解决不锈钢锅炉管泄漏的方法主要是更换泄漏的管子,该方法劳动强度大,废工废时,抢修时炉内温度高,工作条件差,工期长,经济性差。
锅炉的火侧腐蚀是各类锅炉故障的常见原因之一,对此,世界各个国家均进行了研究,试验结果表明:喷涂金属涂层是最经济有效的防护方法。美国、瑞士、英国、日本等国从20世纪60年代就开始把热喷涂技术应用于管道预保护,并获得重大发展。下面就介绍一下电弧喷涂高温防腐耐磨涂层防止不锈钢锅炉管腐蚀的新持术。
2不锈钢锅炉管防护涂层简介
德国在电站不锈钢锅炉管中应用电弧喷涂层是其常用技术之一,喷涂的丝材:一类是高镍铬合金,另一类是铬、铝、铁合金。
美国TA FA公司开发的45CT材料采用电弧喷涂技术,其技术的实用性比较强,特别适合于现场施工,得到了广泛的应用。
电弧喷涂高温防腐耐磨涂层,可使现有不锈钢锅炉管受热面的耐磨蚀性能大幅度提高。该工艺可以在炉膛内现场进行喷涂防护,不产生任何环境污染源,具有最佳经济性和技术适用性。
3应用实例
1985年,瑞典BLRB锅炉水冷壁管、过热器及其它部件均遭受腐蚀和冲蚀,经在锅炉内部现场喷涂厚0.4 mm的耐高温腐蚀和冲蚀涂层,6 500 h运行无腐蚀或剥落发现,因而决定其余暴露部件也采用该涂层。
英国的电厂在20世纪80年代早期就开始应用喷涂合金涂层的方法来防护不锈钢锅炉管。
美国著名的金属喷涂公司在全球有70多个施工队伍,对电厂不锈钢锅炉管受热面采用电弧喷涂合金防腐耐磨涂层保护,取得较好应用效果,实践表明该涂层最长使用寿命可达7年以上无腐蚀,并可继续使用。近年中国有的电厂已采用了这种新工艺,对不锈钢锅炉管进行了大量的电弧喷涂防腐耐磨保护施工,取得良好的应用效果,如天津大港发电厂等。云南省小龙潭电厂目前也准备尝试这项新技术。
4电弧喷涂高温防腐耐磨涂层技术
4.1电弧喷涂的技术原理
电弧喷涂是利用自行研制的专用电弧喷涂设备,将耐磨、耐高温腐蚀的金属合金丝材熔融、雾化、喷涂至预先除锈的工件表面形成电弧喷涂金属涂层。它对各类锅炉受热面管壁提供耐高温腐蚀和耐磨损保护。
4.2对高温防腐耐磨涂层的要求
①涂层必须耐高温腐蚀和耐磨损寿命长,喷涂后应能保证锅炉受热面管壁使用寿命达8年以上。
②涂层与基体钢材结合力应较高,同时涂层与锅炉管材的热膨胀系数相当,确保在加热、冷却和长期工作情况下,涂层不起皮、不开裂、不剥落,保持涂层长久有效。
③涂层热传导系数应良好,从而确保锅炉传热效率不受影响。保证机组的经济性。
4.3对电弧喷涂设备的要求
①电弧喷涂设备应灵活,可以方便于炉膛内各部位的现场喷涂施工,适应性强。
②电弧喷涂工艺简单,便于掌握,不需对工件进行喷涂前预热和后加工,同时还能对现场焊缝和损伤部位即时进行修复。
③电弧喷涂生产效率高,应适合电厂各类大、中、小修期不锈钢锅炉管受热面的现场维修和预保护,不受工期影响,适应性较强。
5结语
不锈钢锅炉管的腐蚀与磨损问题正日益引起电力企业及科研院所的广泛关注,研究并开发适合中国国情的高性能低价格的新合金涂层,利用先进的电弧喷涂技术解决不锈钢锅炉管的腐蚀和使其延寿的问题,是非常有发展潜力的,是今后解决不锈钢锅炉管泄漏事故的先进方法,该技术能大大减轻电厂锅炉检修的劳动强度,提高检修质量,缩短检修工期,提高电厂经济性,是今后锅炉检修技术发展的必然趋势。
