鍋爐由于爐型結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)等特點(diǎn)，投產(chǎn)運(yùn)行后水冷管等受熱面部位運(yùn)行工況條件極為惡劣，長期遭受高速高溫高含塵煙氣的不均勻沖刷、磨損和腐蝕，極易被嚴(yán)重磨蝕減薄，極易造成泄漏和爆管事故。為確保鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，采取防護(hù)措施是十分必要的。根據(jù)全國各地電廠的防護(hù)情況，針對(duì)鍋爐運(yùn)行的具體情況、工藝參數(shù)及失效機(jī)理，結(jié)合我公司長期從事該行業(yè)的實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)我公司工程技術(shù)人員認(rèn)真分析，對(duì)該部位的防護(hù)方案進(jìn)行了技術(shù)設(shè)計(jì)，采用本技術(shù)進(jìn)行防護(hù)能獲得很好的效果，設(shè)備的使用壽命可大大延長。

一、失效分析

　　生物質(zhì)鍋爐水冷管的高溫腐蝕因?yàn)槭巧锶剂现泻写罅康膲A金屬的氯化物和少量的硫化物，這些堿金屬的氯化物和硫化物在高溫(約550～900℃)缺氧條件下變?yōu)轲こ砗腿刍癄顟B(tài)附著在水冷壁外表面，破壞氧化膜，當(dāng)與氧氣接觸時(shí)，氯被部分置換出來，強(qiáng)氧化性的氯再次腐蝕管材。被置換后氧化物形成了最終的氧化皮。氧化皮層層剝離，蒸汽管子不能承受內(nèi)在壓力時(shí)，就產(chǎn)生了爆管現(xiàn)象。其次還易受到燃燒過程中的高溫高速含塵煙氣的沖刷磨損，在上述多種因素作用下，導(dǎo)致受熱面管逐漸被磨蝕減薄，當(dāng)局部承受不了管內(nèi)水汽壓力時(shí)即造成爆漏而失效。

二、涂層設(shè)計(jì)

　　針對(duì)上述受熱面部位失效機(jī)理及大多數(shù)廠家實(shí)際使用和磨損情況，我們建議：

(1)先采取二次噴砂工藝對(duì)防磨部位進(jìn)行表面糙化，即先用石英砂對(duì)表面進(jìn)行清潔，再用金剛砂對(duì)管子表面進(jìn)行糙化處理。

(2)本項(xiàng)目涂層設(shè)計(jì)主要由三部分功能涂層組成：底層是與基體材料直接結(jié)合的過渡層(粉芯絲材，MCrAlY，厚度100-150μm)，該涂層主要起到機(jī)械隔離和緩解應(yīng)力釋放的作用;中間是采用超音速電弧噴涂制備的鎳基合金涂層(鉻含量高)，具有超硬耐磨和防腐等綜合性能，面層是與鎳基合金涂層相結(jié)合的高溫封孔層(硅溶膠系)，該部分涂層主要起到對(duì)內(nèi)部金屬耐蝕層可能存在的微小空隙進(jìn)行填封，阻礙腐蝕介質(zhì)(HCl,Cl2)進(jìn)入涂層內(nèi)部。交界面設(shè)置過渡區(qū)域，寬度為100-150mm，做到平滑過渡。

　　由此制得的復(fù)合涂層進(jìn)行防護(hù)，能滿足防護(hù)要求。

(3)主要技術(shù)指標(biāo)：

①、噴砂材料：粗糙度Rz40-80μm，采用2次噴砂工藝

噴砂除銹：先用石英砂把工件表面的氧化層，硬灰，特別是小凹坑中的粘附物清楚干凈，清潔度需達(dá)到Sa3級(jí)，露出金屬光澤。

②、防磨層：硬度HRC≥65;導(dǎo)熱系數(shù)：60W/M*K; 使用溫度：800-1200℃

含鉻量:≥30% 噴涂粒子速度：≥380m/s 結(jié)合強(qiáng)度;≥60MPa

孔隙率：≤0.9%，

噴涂基體溫度：≤120℃ 熱膨脹系數(shù)：12.09*10-6 涂層厚度 0.7-0.9mm

③、表面封孔層：對(duì)防磨層進(jìn)行封閉處理，厚度約為0.1mm;表面粗糙度Rz≤50μm;結(jié)合強(qiáng)度≥6MPa

④、涂層總厚度為0.8-1mm

三、施工工藝流程：

四、施工技術(shù)規(guī)范：

1、施工準(zhǔn)備：

① 根據(jù)實(shí)際需要搭好腳手架。

② 清除受熱面上的大塊焦、雜物等。

③ 對(duì)管壁需實(shí)施噴涂的部位進(jìn)行全面的質(zhì)量檢查，如發(fā)現(xiàn)需要修整補(bǔ)強(qiáng)的部位應(yīng)及時(shí)向甲方提出。

④ 利用現(xiàn)場已有條件進(jìn)行設(shè)備就位、電氣接線、氣源管線連接及磨料回收帆布鋪設(shè)工作。

2、表面預(yù)處理：表面預(yù)處理按照GB11373-89《熱噴涂金屬件表面預(yù)處理通則》進(jìn)行，其處理的好壞直接影響噴涂層的結(jié)合強(qiáng)度。

① 噴砂前，對(duì)非有效表面采用遮蔽帶、硬木板或橡膠等物進(jìn)行遮蔽保護(hù)。并預(yù)留過渡區(qū)域，以保證涂層邊緣光滑過渡。

② 磨料選擇及使用：噴砂材料應(yīng)選用質(zhì)堅(jiān)有棱角的特級(jí)石英砂和金剛砂必須凈化，使用前應(yīng)經(jīng)篩選，砂內(nèi)粘土及細(xì)粉塵含量不應(yīng)大于5%,不得含有油污。噴砂前要晾曬干燥，含水量應(yīng)不大于1%,并存放干燥，防止受潮、雨淋、砂內(nèi)混入雜質(zhì)。所用砂粒必須清潔、干燥，噴砂區(qū)域設(shè)圍護(hù)及其它回收措施，確保不污染周圍環(huán)境，經(jīng)質(zhì)量工程師確認(rèn)后方可進(jìn)行噴砂。

③ 噴砂裝置：采用BT-4720P壓力式噴砂設(shè)備

④ 壓縮空氣：利用現(xiàn)場氣源或自備空壓機(jī)，空氣壓力范圍為0.5—0.6Mpa，氣體流量控制在6m3/min左右。

⑤ 操作方法：噴砂距離500—1000mm;噴砂角度：與基體60—80℃;每次噴砂5-6m2。

除銹應(yīng)從下至上進(jìn)行，將凹凸不平的受熱面打磨光滑平整后立即噴砂。表面清理度達(dá)到Sa3.0級(jí)，即完全去除鋼材表面的銹、氧化皮、油污等附著物，并露出灰白色金屬光澤，其粗糙度達(dá)到RZ50-90μm。

⑥ 在噴砂后應(yīng)檢查預(yù)處理的表面，噴砂完工后設(shè)備表面不得受潮、氧化及污染，在2-4小時(shí)內(nèi)必須進(jìn)行電弧噴涂，以保持被噴表面較高的活化度。

除銹后經(jīng)有關(guān)人員驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行噴涂施工。

3、噴涂：

① 超音速電弧噴涂按照GB11375-1999《熱噴涂操作安全》執(zhí)行。

②噴涂前，在表面預(yù)處理和噴涂工序之間需中間停留時(shí)，應(yīng)對(duì)經(jīng)預(yù)處理的有效表面采用干凈牛皮紙或塑料膜等進(jìn)行覆蓋保護(hù)。

③ 絲材選用：鎳鉻合金金屬粉芯絲材

④ 潔凈氣路：經(jīng)冷凍式干燥機(jī)及三級(jí)過濾即可獲得干燥潔凈的壓縮空氣。

⑤ 噴涂設(shè)備選用：選用SX-600型超音速電弧噴涂設(shè)備。

⑥ 噴槍選用：選用超音速電弧噴涂，其霧化氣流速度大于500m/s，粒子速度達(dá)到386m/s以上，涂層孔隙率可控制在0.9%以內(nèi)，同時(shí)涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度也得到了明顯的改善。

⑦ 噴涂工藝參數(shù)：

a、粒子噴涂速度：>386m/s

b、霧化空氣壓力：0.5-0.6Mpa

c、噴涂距離：100—300mm;噴涂角度：<60°

d、噴砂與噴涂每5-6m2間隔循環(huán)進(jìn)行，噴涂過渡區(qū)域?qū)挾葹?00-150mm，邊緣平滑過渡，無凹凸臺(tái)階。

⑧ 噴涂方式：采用井字型噴涂方式，分層、分區(qū)作業(yè)，每區(qū)5-6m2，涂層噴涂3～5遍完成，每遍的噴涂厚度控制在0.2㎜左右。局部區(qū)域噴涂達(dá)到工藝設(shè)計(jì)厚度后再移換到其他區(qū)域，確保噴涂層的厚度均勻及結(jié)合力，防止出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象。

噴涂完畢后，應(yīng)進(jìn)行涂層質(zhì)量檢驗(yàn)，并測量厚度δ2，若δ2-δ1≥0.6-0.8mm，判定合格，可進(jìn)入下一道工序，否則對(duì)不合格部位應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴涂。

⑨ 操作注意事項(xiàng)：

a、分塊作業(yè)，局部區(qū)域噴涂達(dá)到設(shè)計(jì)厚度后再移換到其他區(qū)域，搭接部位設(shè)置辯認(rèn)標(biāo)志。操作時(shí)，層間溫度不得高于80℃。

b、送絲盤及送絲情況設(shè)專人監(jiān)護(hù)，以保證順利送絲，防止絲材“打結(jié)”，同時(shí)必須保證兩絲間絕對(duì)絕緣，以免造成短路。

c、噴涂前應(yīng)在試板上試噴，以便調(diào)節(jié)電壓、電流、送絲速度、壓縮空氣流量，檢查氣路的活接頭及軟管接頭，不得有漏氣現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)送絲不穩(wěn)、電弧不穩(wěn)定燃燒、嚴(yán)重漏氣等特殊現(xiàn)場應(yīng)及時(shí)檢查、調(diào)整。調(diào)節(jié)電壓時(shí)應(yīng)斷開主回路，

以免損傷主變壓器。

五、質(zhì)量狀況說明

1、選用16-20目優(yōu)質(zhì)石英砂去除管壁表面氧化皮，直至管子表面露出金屬光澤，使表面清潔度達(dá)到GB8923-88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》規(guī)定的Sa3.0級(jí)。

2、 選用14-16目金剛砂進(jìn)行表面粗糙化處理，以增大表面積，提高結(jié)合強(qiáng)度，其表面粗糙度應(yīng)達(dá)到GB11373-89《熱噴涂金屬表面預(yù)處理通則》規(guī)定的RZ50—90μm。

3、 涂層外觀：涂層表面必須是均勻的，不允許有起皮、鼓包、顆粒粗大、裂紋、掉塊、漏噴及其它影響涂層使用的缺陷。

4、 涂層厚度：在涂層厚度的把握上有如下措施：一是要求監(jiān)督施工人員在操作過程嚴(yán)格按操作規(guī)范施工;二是通過噴涂材料的消耗來控制涂層厚度;三是依照施工前預(yù)設(shè)參數(shù)操作，噴涂代樣或現(xiàn)場抽取實(shí)樣用卡尺測量檢驗(yàn);四是在對(duì)金屬表面進(jìn)行了噴砂處理后，先用便攜式涂層測厚儀進(jìn)行較大量的取點(diǎn)測厚δ1，而后再在熱噴涂完畢，封孔前對(duì)管壁取點(diǎn)測厚δ2，并對(duì)數(shù)字進(jìn)行微量修正，兩平均數(shù)值之差即為涂層厚度。

5、性能指標(biāo)檢驗(yàn)：現(xiàn)場噴涂時(shí)在同樣工況條件下噴涂足夠的各類試樣，以便對(duì)涂層各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測試。

六、適用標(biāo)準(zhǔn)

《熱噴涂涂層厚度的無損測量方法》 GB11374-89

《熱噴涂涂層結(jié)合強(qiáng)度的測定》 GB8642-88

《熱噴涂涂層抗拉強(qiáng)度的測定》 GB8641-88

《金屬熱噴涂涂層表面洛氏硬度試驗(yàn)方法》GB8640-88

《熱噴涂涂層空隙率試驗(yàn)方法》 JB/T 7509-94

《熱噴涂金屬預(yù)處理通則》 GB11373-89

《涂裝前表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》 GB8923-88

七、甲方、乙方各自承擔(dān)的責(zé)任：

甲方的責(zé)任：

1.提供乙方施工所需的氣源，水源，電源的接口等;

2.負(fù)責(zé)聯(lián)系搭設(shè)施工用的腳手架，并為施工提供便利;

3.配備一個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的協(xié)調(diào)工作;

4.負(fù)責(zé)施工過程中工作票的簽發(fā)和質(zhì)量監(jiān)督;

5.負(fù)責(zé)指定具體噴涂部位及核算噴涂面積;

6.確保在涂層沒有烘烤燒結(jié)之前不能水沖洗;

乙方的責(zé)任：

1.負(fù)責(zé)噴涂材料、勞動(dòng)安保用品、交通車輛等與施工有關(guān)用品自理;

2.乙方必須遵守有關(guān)電力行業(yè)的安全規(guī)定和甲方的廠規(guī)廠紀(jì);

3.負(fù)責(zé)噴涂材料、噴涂設(shè)備及施工人員，并接受甲方安全、技術(shù)的監(jiān)督及考核;  

4.確保檢修資料(包括施工記錄等)準(zhǔn)確、完整，并在施工合格后3天內(nèi)移交給甲方。  

5.負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場的環(huán)境衛(wèi)生，做到“工完、料盡、場地清”。

八、 驗(yàn)收及質(zhì)量保證

1、為確保涂層總厚度及便于質(zhì)保期間的檢查，在噴涂前對(duì)指定噴涂位置的某幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行厚度測量，對(duì)測量地點(diǎn)和測量數(shù)據(jù)記錄保存。噴涂后再對(duì)該點(diǎn)位進(jìn)行測量，以確保噴涂厚度是否合格。  

2、耐磨防腐蝕涂層的磨損量每年應(yīng)低于0.2mm位合格。在質(zhì)保期內(nèi)年磨損量大于0.2mm或運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量情況由乙方及時(shí)派人免費(fèi)解決。  

3、本工程質(zhì)量保證期為1年半，合同簽訂預(yù)付30%合同款額，驗(yàn)收合格，支付余下的65%工程款項(xiàng);工程質(zhì)量保證期滿合格，支付余下的5%工程款項(xiàng)。 

　　水冷壁管的可靠性，直接關(guān)系到電廠機(jī)組是否能安全有效運(yùn)行，但鍋爐運(yùn)行中對(duì)不可避免地對(duì)過水冷壁管造成腐蝕、沖蝕(磨損)，使其有效承載能力下降、安全性降低。超音速電弧噴涂涂層能對(duì)水冷壁管表面實(shí)施有效保護(hù)，使其外表面基本不受損傷，可大量節(jié)省材料更換費(fèi)用及維修費(fèi)，減少或避免非計(jì)劃停爐，降低運(yùn)行成本，直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益都很高，有極大的開發(fā)利用價(jià)值。  

　　我們認(rèn)為已經(jīng)時(shí)間證明熱噴涂技術(shù)能夠?qū)﹀仩t的水冷壁的保護(hù)提供一個(gè)非常可靠的解決辦法。