CFB锅炉水冷壁耐磨涂层磨损性能试验研究
水冷壁管防腐蚀、耐磨的研究与解决办法【模板范本】
水冷壁管防腐蚀、耐磨的研究与解决办法摘要：火力发电厂锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理复杂，它与炉膛火焰温度、燃煤的含硫量、烟气与灰分颗粒的冲蚀密切相关.防止水冷壁高温腐蚀和磨损的常用方法有两类，即非表面防护方法和表面防护方法。
本文针对广东沙角 B 电厂 3＃炉，本公司采用超音速电弧喷涂 45CT 合金涂层工作寿命已近四年，认为积极采用热喷涂技术是火电厂锅炉水冷壁高温防腐耐磨涂层最可靠的解决方法。
关键词：锅炉水冷壁高温腐蚀和磨损超音速电弧喷涂一、引言锅炉水冷壁管高温腐蚀和磨损一直是电力系统普遍存在的严重问题，它的直接危害主要表现在以下两个方面：(1）使管壁减薄，据统计一般每年减薄量约为 1mm 左右，严重的可达 5~6mm 年,形成安全运行的严重隐患,增加了电厂的临时性检修和大修工作量，给电厂造成很大的经济损失.（2）发生水冷壁突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值,而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度，影响当地工农业生产，由此也造成了很大的社会影响.锅炉运行过程中，由于燃烧煤中硫及其它有害杂质的存在,在高温下对水冷壁构成腐蚀。
这种现象在各个燃煤锅炉中普遍存在，我们在各火电厂的锅炉定期检验中经常遇到，只是程度不同而已。
广东沙角 B 电厂由于其燃煤含硫量大，水冷壁遭受的高温腐蚀特别严重，由此带来的爆管、换管损失惨重。
同时，煤燃烧时产生的大量灰粉，在锅炉内部燃烧的复杂动态过程中,猛烈撞击水冷壁，对水冷壁工作面产生严重切削,使水冷壁管工作面被磨损成不同程度的小平台,造成水冷壁壁厚的实际减薄，容易导致水冷壁管在高温下强度不够而爆管，其危害作用同高温腐蚀一样严重。
因此，需要我们寻求一种解决的技术方法，增加水冷壁的抗磨损能力,以延长水冷壁的使用寿命。
二、水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理.水冷壁管高温腐蚀和磨损的机理是很复杂的，简言之，与下列因素有关：(1)炉膛火焰温度； (2）燃煤的含硫量；（3）烟气与灰分颗的冲蚀。
循环流化床锅炉水冷壁磨损研究进展
循环流化床锅炉水冷壁磨损研究进展发布时间：2022-10-28T02:57:04.405Z 来源：《科学与技术》2022年第12期6月作者：杜武刚[导读] 循环流化床锅炉不同于传统的煤粉锅炉杜武刚陕西黄陵煤化工有限责任公司陕西延安 727307摘要：循环流化床锅炉不同于传统的煤粉锅炉，它采用特殊的燃烧方式，受热面磨损问题比其他锅炉严重，直接影响锅炉的安全运行。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁磨损；措施前言根据磨损机理，磨损可分为腐蚀磨损、冲蚀磨损、黏着磨损、疲劳磨损等。
循环流化床锅炉的磨损主要是冲蚀磨损造成的。
冲蚀磨损分为两类：一是固体颗粒运动方向与受热面的夹角较小（平行），这时固体颗粒产生刨削作用，这种磨损对受热面造成的磨损速率随时间变化不大。
二是固体颗粒运动方向与受热面的夹角较大（垂直），在其长期的、反复的作用下使表面产生疲劳破坏，磨损速率随着时间变化呈现增长趋势[1]。
1水冷壁磨损原因循环流化床锅炉中水冷壁磨损主要包括：沿炉膛高度方向气流运动造成的磨损、炉膛内部不规则区域的磨损以及转角区域的磨损。
1）沿炉膛高度方向气流冲刷造成的磨损：循环流化床锅炉在运行过程中燃料颗粒物沿炉膛高度方向形成上升的冲刷气流并剧烈燃烧，随后未燃尽的颗粒及床料形成沿炉膛高度方向下降的颗粒流，携带高温的下降颗粒流在下降过程中对受热面造成冲刷，导致沿炉膛高度方向的水冷壁表面受到了严重磨损；同时，由于一、二次风的作用，炉膛内部的颗粒与气流混合、扰动过程中会形成贴壁的漩涡即物料颗粒的内循环运动。
物料颗粒形成内循环，一方面增加了燃料在炉内停留的时间，从而提高了燃烧效率；另一方面物料粒子在进行内循环运动时，贴壁运动的颗粒物增强了炉内换热，带来的不良影响是炉膛近壁区的物料浓度相对较高，并且由两端向中间减少，中间浓度最低，角落浓度高，导致了角落区域出现严重的磨损问题。
水冷壁的焊缝处是磨损最为严重的部位之一，磨损通常从焊缝上部开始，直到焊缝磨平为止。
14-张强-CFB锅炉磨损分析与防磨
某电厂灰渣分离后分析结果：深色含铁高，浅色含石英高。
2015-9-18 · 青岛 2016-12-8 山东 山东 · 济南
武汉理工大学
WuHan University of Technology
CFB锅炉磨损分析及防磨技术方案设想
含铁矿物 石英
同一灰渣，经分离后测试结果：深色含铁高，浅色含石英高。
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CFB锅炉磨损分析及防磨技术方案设想
不同电厂灰渣物相组成测试与比较分析
脱硫产物 脱硫剂
石英矿
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锅炉区域 CFB 燃烧室底部 CFB 燃烧室上部 CFB 对流烟道 煤粉炉对流烟道 煤气炉对流烟道 固体物料浓度（kg/m3) 100 - 300 5- 50 <4 <2 0 烟气速度（m/s） 4.5 - 6.0 4.0 - 6.0 8.0 -14.0 10.0 -15.0 >30.0
2015-9-18 · 青岛 2016-12-8 山东 山东 · 济南
事故率 （%）
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CFB锅炉磨损分析及防磨技术方案设想
1、关于CFB锅炉磨损分析： CFB锅炉运行特点及灰特性决定了其易磨损性。
a. 气-固两相体系：烟气中的颗粒固含量高， 1.0-200.0kg/m3,有时可达300kg/m3； b. 较大的气流速度：4.5-6.5m/s； c. 较低的运行温度：780-1050℃。 d. CFB灰渣特性：矿物组成、颗粒大小、形状等。
循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析
循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析发布时间：2023-02-27T07:58:57.273Z 来源：《当代电力文化》2022年10月19期作者：王平[导读] 近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对循环硫化床锅炉的应用也越来越广泛。
CFB锅炉通常是指在同一台流化床锅炉中功率更大、燃料适应性更广的锅炉，王平内蒙古北方蒙西发电有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市 016014摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对循环硫化床锅炉的应用也越来越广泛。
CFB锅炉通常是指在同一台流化床锅炉中功率更大、燃料适应性更广的锅炉，在其实际应用工作环节中同样也还存在的一系列质量问题，如水冷壁管极易磨损，连续运行周期短，易发生爆管事故。
因此，迫切需要探索一套适用于CFB锅炉磨损防护的方法，本文首先分析水冷壁磨损的成因，其次探讨水冷壁磨损的影响因素，以供参考。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；磨损引言循环流化床（CFB）锅炉以其燃料适应性广、深度调峰能力强等突出特点，在我国得到快速发展，目前已经达到600ＭＷ超临界蒸汽参数等级。
超临界CFB锅炉深度调峰运行实践表明，锅炉在低负荷稳燃、水动力安全、宽负荷脱硝、快速变负荷等方面仍存在诸多技术难题，制约ＣＦＢ锅炉深度调峰能力的发挥，影响机组安全经济环保运行。
1水冷壁磨损的成因1.1锅炉房管壁磨损原因锅炉四角区域上的水冷壁最容易遭受磨损。
主要的原因是，与平壁区域的比表面积相比，直角区域由于在高温锅炉连续运行的期间中收集到的高速上升的气流含量较少，导致了沿金属管壁垂直向下快速流动上升的高温固体煤渣的气体浓度会更高，流速则要更快。
此外，该区域内固体的悬浮颗粒可能与高温金属壁面之间就有着很大范围的摩擦磨损，而且磨损概率也相当大。
1.2炉膛内温度炉膛燃烧器区域中的温度越高，灰分就越容易达到软化状态，或者达到熔融状态，这就使得形成结焦的可能性变大。
燃烧区域内的温度越高，煤粒中容易挥发的那部分物质的气化也就越强烈，结焦就越容易形成。
用于循环流化床锅炉的耐磨涂层的研制
［ 关键 词 ］ 环 流 循
锅炉
磨损
耐 磨 涂 层
能源与环境是 当今社会发展的两大问题。 国是产煤大国 ， 我 也是用 煤大国 ， 目前一次能源消耗中煤 炭占 ７ ％， ６ 在今后若干年内还有上升的 趋势 ， 其 中 ８％的煤炭又直接用于燃烧 ， 燃烧效 率不高 ， 染严重 而 ４ 其 污 （ 国每年排人大气 的 ８ ％的 Ｓ ２ ％的 Ｎ ｘ 我 ７ Ｏ６ ７ Ｏ 均来源于煤 的直接燃烧） 。 可见 ， 发展 高效 、 低污染的清洁燃煤技 术是 当前亟待解决的问题。 １循 环 流 化 床锅 炉 的概 况 ． 循环流化 床燃 烧锅炉（ 简称 Ｃ Ｂ锅炉） 近 ２ Ｆ 是 Ｏ年发展 起来 的一种 新型锅炉。 由于它具有氧化氮排 放低 、 脱硫效果好 、 负荷调节性能好 、 能 烧劣质煤等一 系列的优点 ， 因此近年来在 国内外得到 了迅速的发展 。 １ 循环流化床锅炉工作原理 ． １ 循环流化 床的炉膛 内是一些 满足一定粒度要求的 固体颗 粒（ 燃料 、 石 灰 石 、 粒 等 ）在 约 ８ ０Ｃ的 温 度 下 进行 燃 烧 ， 次 风 （ 化 风 ） 过 风 砂 ， ７￣ 一 流 经 室 由炉 膛 底 部 穿 过 开 孔 的 底 板 ｆ 风 板 ） 人 炉 膛 ， 次 风 直 接 进 入 炉 布 送 二 膛， 它们被流化风流化 ， 呈流体 的特性 ， 并充满整个流化床的床体 ； 较细 的颗粒被气流夹带飞出炉膛 ， 由旋风分 离器（ 也可以是其它分离器） 分离 收集 ， 通过分离器下面的料腿与返料器送回炉膛循环燃烧 ， 烟气和不被 分离器收集 的细颗粒排人尾部烟道 ，尾部烟道和除尘等与常规煤粉炉 相似。 １ ． ２循环流化床锅炉 的特点 １ ． 循 环 流化 床 锅 炉 的 主要 优 点 ．１ ２ ①燃烧效率高。 通过燃料灰 的内 、 外循环 ， 炉内扰动和滞 留时 间长 ， 使燃料能充分燃尽 ， 底灰 和飞灰 的含碳量低。 ②有利于环境保 护。通过低温燃烧（０ — ５ Ｔ）分级送入二次风 ， ８０ ９ ０ Ｉ， 降低 Ｎ ｘ Ｏ 排放量 ； 通过 向锅炉 内直接加入石灰石等脱硫利 ， 降低硫排放
国内循环流化床锅炉磨损状况060922(T)[1]
![国内循环流化床锅炉磨损状况060922(T)[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5c088a5b804d2b160b4ec021.png)
国内循环流化床锅炉磨损状况概述以及热工院CFB锅炉防磨技术西安热工研究院有限公司二〇〇七年八月TPRI西安热工研究院有限公司1国内CFB锅炉磨损概况近年内，国内外投运了上百台大型CFB锅炉，普遍存在水冷壁受热面磨损严重的问题，如不采取措施或措施采用不当，往往会在锅炉投运几个月后逐渐暴露出来，造成锅炉频繁爆管，如图1、图2所示，尤其是锅炉燃用劣质煤（煤矸石掺烧比例大、灰分高）时问题更加突出，给电厂带来很大的经济损失，成为电厂最为棘手的问题之一。
据统计，美国纽克拉电厂420 t/h CFB锅炉在服役期12年内，由于磨损造成事故停炉约占总事故停炉次数的50%。
韩国东海热电厂694 t/h CFB锅炉为了避免炉内受热面，采用了锅炉空床速度降低到4.8m/s（国内一般为5.5 m/s左右）和炉内不布置任何翼屏等措施，但是仍然存在炉内磨损爆管的问题。
在国内，已投运的CFB锅炉炉内受热面磨损爆管更是频繁。
表1列出了国内几家CFB锅炉因磨损导致停炉的统计情况。
可以看出，炉内受热面磨损严重影响电厂的安全、稳定和经济运行，每年给电厂造成的直接损失达上百万元，甚至是数百万元。
此外“停炉-检修-防磨处理-启炉”这一过程不但需要很长一段时间，而且会耗费大量的人力和物力，给电厂造成很大的间接经济损失。
因此，CFB锅炉应积极寻求行之有效的防磨措施，确保锅炉长期安全、稳定和经济运行。
TPRI西安热工研究院有限公司表1 CFB锅炉因磨损导致停炉的统计情况2图1 炉内受热面磨损严重图2 炉内水冷壁管爆管2国内防磨技术概况CFB锅炉防磨的重点是密相区与稀相区耐火材料浇注与光管水冷壁之间的交界面。
密相区内水冷壁管上敷设了耐磨耐火材料，不会对水冷壁管产生磨损；稀相区物料浓度较低，且物料流向与水冷壁管方向一致，一般也不会产生大的磨损。
而在两者交界的区域内，颗粒浓度相对较高，且交界处管子方向会与物料流向不一致，易产生磨损。
目前，CFB锅炉对这一区域采用的防磨技术主要有“软着陆＋水冷壁变径管＋防磨护板”（德国EVT技术）、让管和喷涂等。
【循环流化床锅炉水冷壁复式防磨装置】 的成功研发及应用
【循环流化床锅炉水冷壁复式防磨装置】的成功研发及应用引言【循环流化床锅炉水冷壁复式防磨装置】（简称MPI）的成功研发及应用为解决CFB锅炉水冷壁磨损难题开辟了新的途径. .1、MPI的研发背景及历程CFB 锅炉在我国已经历了二十余年的发展历程，随着循环流化床锅炉的普及应用，其燃烧效率高、燃料适应性广、运行调整简单、负荷调节幅度大、灰渣综合利用率高、污染物排放低等优点已经得到了电力行业的广泛认同。
但由于其特殊的燃烧方式，使三管（水冷壁管、过热器管、省煤管）的磨损问题成为制约CFB锅炉安全、稳定、经济运行的重要因素，特别是水冷壁管的磨损尤为突出。
现有的CFB锅炉水冷壁防磨方式均存在着各自的不足，致使CFB锅炉水冷壁磨损问题多年来一直得不到很好的解决，因此研究更加安全、可靠的防磨装置已经刻不容缓。
一种全新的【CFB锅炉水冷壁复式防磨装置】（简称MPI）在研发人员的不懈努力下，经过两年多的反复研究、试验、论证后，以MPI为核心技术的CFB锅炉水冷壁防磨方案在2014年3月得以顺利实施，并且在及其恶劣的使用环境下经受住了时间的考验，取得了超出预期的防磨效果及经济效益。
2、MPI的研发思路及特点研发人员在总结了现有防磨方式的优点和不足后，确定了“融合现有防磨方式的优点，弥补单一防磨方式的不足”的研发思路，形成了“主动防护、疏而不堵”的研发理念。
以阶梯式主动防磨理论为基础，用被动防护方式来弥补主动防磨方式的不足，再辅以针对性的措施消除固有的结构缺陷，从而完成了MPI的整体结构设计。
MPI是将翼型防磨片与楔形防磨护瓦有机结合为一体，并采取了针对性的措施消除了其本身固有的影响导热、容易变形脱落、可能在结合部产生线切割磨损问题等结构性缺陷，使其成为一种能够长期有效保护水冷壁管不被磨损、防磨性价比超高、施工方便、维护简单、具有附加效益的【循环流化床锅炉水冷壁复式防磨装置】（简称MPI），该装置已于2013年底获得了国家实用新型专利授权（专利号：201320454988X），详情可参考《【循环流化床锅炉水冷壁复式防磨装置】专利说明书》。
CFB锅炉前包墙过热器拉稀水冷壁管磨损实例分析
特 点 及 原 因 ， 并 结 合 实 际提 出 了解 决 异 常 磨 损 的措 施 。
关键 词：Ｃ Ｂ 炉；拉 稀 管；冲击 ；磨损 Ｆ锅
１ 前 言
（ 附 图２ 示 ） 。 见 所
循 环 流 化 床 锅 炉 物 料 流 动 与 传 统 煤 粉 炉 不 同 ， 在 循 环 流 化 床 锅 炉 运 行 中 ， 含 有 燃 料 、 脱 硫 剂 及 其 反 应 产 物 的 固
有较新锈斑 （ 受热面泄漏停炉时高温 蒸汽造成 ）。 严 重 磨 损 部 位 大 都 在 拉 稀 管 上 部 距 顶 ５０ ｍ １０ ｍ 的 ０ ｍ ￣ ５ ０ｍ
范 围 内 ， １根 后 排 管 子 受 损 仅 次于 前 排 ，其 中８ 管 子 较 大 ２ 根
格 为 中４ Ｘ ５ ２ ，材 质 为２ Ｇ 前 墙 入 口烟 窗 吊 挂 管 为 中 ０，
行 指 向 飞 灰 飞 来 方 向 （ 附 图 １ 示 ） 。 而倒 刺 外 表 面 ，平 见 所 滑 处 在 ２ 。 ～ ９ 。之 间 ， 约 ５ 。切 角 处 减 薄 吹 损 最 严 重 ， ５ Ｏ ５
段背 面未磨 处 、侧 面磨损 起点 、减薄严 重处硬度 无 明显变 化 。对泄漏 点破 口形状和 金相组 织检查 ，排除 了超 温爆管
的可 能 性 ， 其 它 检 查 未 发 现 异 常 现 象 。 结 合 附 近 区 域 管 壁 大 面 积 减 薄 的情 况 ，初 步判 断 该 处 泄 漏 系 磨损 减 薄造 成 。 该锅 炉 所 燃 颗 粒 粒 度 要 求 在 ９ ｍ 内， 实 际颗 粒 度 不 能 ｍ以 （ 转 第５ 页） 下 ５
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ＣＦＢ
冷壁管磨损实例分析
师东省 滕 州监狱 （ 屯）武 所 屯生建 电厂 ，山东 滕 州 ２ ７ ２ ） 山 姜 ７ ５ １
自-CFB锅炉炉内耐磨耐火材料性能和施工检验要求
循环流化床锅炉炉内耐磨耐火材料（其中包括多种定型和不定型材料）的采购，炉内耐磨耐火材料设计及施工等几方面的性能要求如下：耐磨耐火材料指标及检测1.材料性能指标1.1耐磨耐火材料1.1.1耐磨耐火砖1.1.1.1技术指标1.1.1.2物理特性1.1.2吊挂砖1.1.2.1技术指标1.1.3耐磨耐火浇注料1.1.3.1技术指标安装方式: 浇注并震动(捣实）3.5物理特性1.1.4耐磨耐火可塑料1.1.4.1技术指标1.2 保温材料1.2.1 耐火保温砖，class２3 1．2.1.１技术指标１.2.1.2 物理特性1．2．2 保温砖，clａsｓ１6 ．2.1 技术指标1.21．2.３耐火保温浇注料1.2.3.1 技术指标1.２.3.２物理特性1.2.4保温浇注料１.2.５耐火浇注料(用于水冷风室)１．2．6 耐火可塑料(用于水冷风室)1.3 灰浆１.3.１耐磨耐火灰浆1.3.2 保温灰浆1.4硅酸铝耐火纤维毡(δ=50ｍm厚）1.5 陶瓷纤维纸（δ=２ｍm厚)2、设计、检验和制造标准及规范2．１投标方应提供所采用的设计、检验和制造标准目录，这些标准必须符合或高于国家、行业标准、国际标准及以下列出的标准,在设计、检验和制造上应优先采用最先进的标准。
GB/Ｔ69０0.4-1986GB/T １５545-1９95YB/T 2２0６.1-199８YB/T ５２０0-1９93YB/T 5２0１-１993YB/T 520２-1993YB/T 5118-93ＹB／T ５116-93YＢ/T 5117－93ＧB／T 2９9７-1982GＢ/Ｔ５072-19８5GB/T ５988-1986GＢ/T 7821-１987GＢ/T 1０３26-1９8８GB/T 165４6-1988YB／T 37６．1-199５GＢ/Ｔ29９２-82GB/T 10325－88ＡＳTM C-７04-９3ASTＭC-288ASＴＭC-113AＳTM C-１33ＤIＮ５1068２.2 施工参照的技术规范应有投标方提供，包括以下内容以及未列出的其他规范:1) 不定型耐磨耐火材料的现场配制技术规范2) 不定型耐磨耐火材料的养生技术规范３）耐磨耐火材料的安装(施工)技术规范4) 耐磨耐火材料在锅炉启动中温升速度控制技术规范等5) 耐磨砖的安装(施工）前后质量检查／质量控制技术规范6) 耐磨材料维修技术规范以上这些规范需在施工前一个月提供给招标方确认，招标方有权修改其中不合理的条款。
CFB锅炉水冷壁磨损原因分析及治理方法探究
CFB 锅炉水冷壁磨损原因分析及治理方法探究发布时间：2021-09-15T07:49:00.154Z 来源：《中国电业》2021年14期作者：陈光纯[导读] 从宏观性视角展开阐释分析，CFB技术是同时具备高效性特点陈光纯广东省韶关市坪石发电厂有限公司(B厂) 512229【摘要】从宏观性视角展开阐释分析，CFB技术是同时具备高效性特点，以及低污染性特点的指向燃料煤物质的洁净化燃烧应用技术形态。
对于CFB锅炉技术设备而言，其内部安装配置的水冷壁技术组件所发生的磨损技术故障，对CFB锅炉技术设备实际运行过程的安全性和稳定性，以及总体使用寿命持续时间，具备直接且深刻的影响作用。
文章将会围绕CFB锅炉水冷壁磨损原因分析及治理方法，展开简要的论述阐释。
【关键词】CFB锅炉设备；水冷壁组件；磨损；原因分析；治理方法；探讨分析伴随着时代背景的持续变迁，以及科学技术发展水平的逐渐改善提升，我国锅炉设备生产制造事业领域近年来接连引入运用了种类多样的新型技术，客观上不仅改善优化了锅炉技术设备运行过程中的燃料物资要素燃烧利用效率，提升了锅炉技术设备对多种技术应用环境的适应能力，还有效控制降低了锅炉技术设备在单位运行时间之内的能源消耗数量，减少了环境污染问题的发生数量并降低了严重程度。
但是，在锅炉技术设备获取和展示出基于环保技术性能方面的良好表现状态条件下，其也同时存在着较为明显的技术缺陷，比如CFB锅炉技术设备尽管具备表现良好的技术性能，却也长期存在着基于内部多种技术组件的磨损问题，客观上不仅显著缩短了该种锅炉技术设备的总体使用寿命，还导致其无法占据数量充足的市场份额。
一、CFB锅炉技术设备水冷壁技术组件磨损问题的发生机理第一，锅炉设备下部水冷壁技术组件耐磨技术材料终止线所在区域管壁技术结构发生的磨损问题。
在该技术区域内部，磨损问题的发生原因，在于内壁结构之上沿着壁面向下流动的固体物料，以及锅炉设备内部密相区域之中向上流动的固体物料，由于彼此之间的流动方向刚好相反，在局部位置形成漩涡流，继而展现出磨损技术问题。
循环流化床(CFB)锅炉水冷壁管磨损的原因分析及处理
循环流化床（CFB）锅炉水冷壁管磨损的原因分析及处理摘要：循环流化床燃烧技术是近二十年迅速发展起来的一种洁净煤燃烧技术。
循环流化床锅炉具有煤种适应性强、燃烧效率高、污染物排放低和负荷调节性能好等优点,是目前推广应用的炉型之一。
但是,由于炉内有大量的床料及循环物料,煤在物化状态下低温循环燃烧,造成烟气中含有大量的飞灰颗粒,这些灰粒高速冲刷水冷壁管、对流受热面等部位,使其壁面受到剧烈磨损,发生局部的严重破坏,甚至导致停炉事故。
目前随着过热器和省煤器防护技术的成熟,磨损得到较好的控制,但是水冷壁管束的磨损控制还在摸索中。
因此,了解飞灰磨损规律,找出主要磨损部位及原因,选择合理的防磨措施,进行合理的技术改造,保持锅炉最佳方式运行,使磨损损害减少到最小程度。
关键词：循环流化床；水冷壁；磨损引言河南省煤业化工集团中原大化分公司动力厂二期工程为一台YG—130/11.5—M型循环流化床锅炉，生产能力为130t/h，配一台7000kw背压式汽轮发电机组。
其中锅炉机组系济南锅炉厂生产，属单汽包、自然循环、集中下降管、顺列布置的燃煤循环流化床锅炉。
支撑形式为全钢架悬吊结构。
锅炉相关参数锅炉型号 YG－130/11.5－M锅炉额定蒸发量 150t/ h额定蒸汽压力(表压) 11.5MPa额定蒸汽温度 540 ℃排烟温度 132 ℃空气预热器进口温度 20 ℃汽包工作压力(表压) 13.2 MPa一次风预热器出口温度 150 ℃二次风预热器出口温度 150 ℃给水温度 105℃锅炉水容积 98 M 3循环倍率 20—25脱硫效率≧80%锅炉设计效率 91.07 %1 水冷壁磨损的主要原因1.1 煤粒颗粒造成水冷壁壁面磨损循环流化床锅炉在燃烧室内有大量的床料和循环物料，延长了煤粒在炉膛内的停留时间，这些颗粒在从炉底布风装置出来的具有足够的速度、强度和刚度的空气流作用下，在内部核心区向上运动，在外部环状区沿炉膛水冷壁向下回流，如图1所示。
锅炉水冷壁管防腐耐磨研究
常用防止水冷壁高温腐蚀和磨损的方法可以 分为两类, 即非表面防护方法和表面防护方法。
非表面防护方法有: a. 采用低氧燃烧技术; b. 尽可能使燃烧间的煤粉浓度均匀; c. 合理配风及强
收稿日期: 2010 - 05- 28 作者简介: 那旭辉 ( 1971- ), 男, 2009 年毕业于辽宁大学锅炉及辅机专业, 工程师。
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V o.l 32 N o. 3
H e ilongjiang E lectric Power
June. 2010
化炉内湍流混合; d. 控制适当的煤粉细度; e. 避免 出现受热面壁温局部过热; .f 在水冷壁壁面附近喷 空气保护膜; g. 防腐材料加添加剂; h. 控制合理的 炉膛出口烟温; .i 对易产生高温腐蚀的煤种采用抗 腐蚀高温合金防腐材料; .j 采用烟气再循环; k. 合理 布置受热面, 以避开高烟温区和高壁温区。 .l 对易 腐蚀区加炉衬防护。
NA Xuhu,i W ang X iaom an
( H uad ian H arb in No. 3 Power P lant, H arb in 150024, Ch ina)
Abstr act: This paper expounds the mechan ism and of high- temperature corrosion and abrasion of boiler s waterwa ll tubes and common measurements to prevent the prob lem ( non- surface protect ion and surface protection). Taking the No. 3 boiler s water- wa ll tubes sprayed DS- 2 alloy coating by superson ic are in H uad ian H arbin N o. 3 Power P lant as an examp le, the paper proves that therm al spraying is effective in h igh- temperature corrosion and abrasion of boiler s' water- wall tubes in therma l power plan.t K ey w ord s: boiler water- wa ll tubes; h igh- temperature corrosion and abrasion; superson ic arc spraying
CFB锅炉水冷壁等磨损治理
十.热喷涂技术的研究发展方向 热喷涂技术的研究发展方向
热喷涂作为一种先进的修复与强化技术，有广阔 的前景 目前在电力行业已逐渐被接受和采用 真正成为一项高性价比的技术,还需要进一步完善 现场工装的开发 行业管理势在必行
十一. 十一 结论
CFB 锅炉的磨损问题，与很多因素有关，预 防与治理也是一个综合性课题，需要我们相关科 研设计单位、电厂、施工单位和管理部门一起具 体问题具体分析，对症下药，不断完善、规范现 有技术并发展新技术，以保证CFB锅炉长时间安 全可靠运行。
热喷涂技术简介： 五. 热喷涂技术简介：
1.热喷涂技术概念 2.常用在CFB水冷壁管表面处 理的技术手段有： 1)、火焰喷涂 2)、火焰喷焊 3)、高速电弧喷涂 4)、超音速火焰喷涂 5）、等离子喷涂
1、火焰喷涂 、
特点： 应用历史长，技术成熟 操作简便，成本较低 可以在狭小空间操作 缺点： 涂层结合强度低，孔隙率高
六.几种热喷涂技术特性比较 几种热喷涂技术特性比较
热喷涂方法 热源 粒子速度 /m.s-1 喷涂材料 结合强 度 MPa 孔隙率 %
普通火焰喷涂
火焰
30--50
金属 陶瓷 复合材料
10--30
5--20
超音速火焰喷涂
火焰
500--1000
金属 碳化物
60--90
≤2
电弧喷涂
电弧
160--240
金属 复合材料
10--50
5--15
喷 焊
火焰
30--50
自熔合金
150-200
0
等离子喷涂
压缩电弧
200-350
金属陶瓷 复合材料
40-60
3-15
七.涂层的防磨机理 涂层的防磨机理
循环流化床锅炉水冷壁防磨损技术研究与应用
摘要:循环流化床锅炉的磨损一直是制约着其应用与发展的重要问题。
因此，研究循环流化床水冷壁防磨损技术，做好水冷壁磨损预测工作，降低磨损速率对于循环流化床锅炉的设计和运行具有重要意义。
本文以祁东煤矿矸石电厂为例，研究了循环流化床锅炉水冷壁防磨技术的实际应用。
关键词:循环流化床水冷壁锅炉防磨损技术1循环流水化床锅炉水冷壁防磨损技术简介流化床锅炉由其炉型特点决定受热面水冷壁管运行中需要受到高流速、大粒度、大流量的高温床料的强烈冲刷磨损，设备管壁减薄快速，使用寿命缩短，而水冷壁管一旦出现严重减薄，极易在运行中发生爆管泄漏事故，从而造成锅炉事故停运。
为确保锅炉设备的安全稳定运行，以达到电厂长周期运行的目的，企业在参考其他各地电厂防护情况的基础上，结合企业长期以来的设备运行检修经验，制定出了科学可行的锅炉水冷壁防磨损技术方案。
（耐材横梁＋金属喷涂）水冷壁管综合防护技改方案是一种新型的锅炉水冷壁防磨损技术方案，其使用效果较好，极大地降低了水冷壁的磨损程度，提高了其使用寿命，保障了锅炉的稳定运行，目前该技术属于成熟应用阶段。
2造成循环流水化锅炉水冷壁磨损的原因及解决方案2.1循环流水化锅炉水冷壁磨损原因一般地，磨损最严重的区域主要集中在以下几个部位：①炉墙浇注料上缘水冷壁根部部位。
由于位于炉膛物料密相边缘区，不但受到严重的高速高浓度床料的强烈冲刷、磨损，而且存在严重的涡流效应、切割效应。
其原因是由于炉墙浇注料上缘的顶部提供了一个平台，当物料以较高的速度下降到该平台时产生反弹，其中水冷壁管侧反弹部分，对水冷壁管就产生了严重的切割效应。
（如图1）②炉膛下部水冷壁与中部水冷壁结合焊缝部位。
此处同样位于炉膛物料密相边缘区，由于在锅炉安装施工中焊口对接不平滑，及焊缝相对于平滑的水冷壁会形成台阶效应，在紧贴着水冷壁向下高速流动的物料长期冲刷下，焊口上缘会出现严重的冲刷磨损。
（如图2）③炉膛出口水冷壁后墙部位。
此处由于颗粒运行时受到烟气拐向离心惯性作用而引起磨损冲刷，在烟气出口两侧水冷壁局部磨损表现尤为明显。
CFB锅炉的磨损形式及防护措施研究
CFB锅炉的磨损形式及防护措施研究[内容摘要]本文综述了CFB锅炉各部位的磨损形式，分析了其磨损机理，并提出了有效的防范措施，均具有一定的代表性，对解决当今迅速发展的CFB锅炉运行中出现的磨损问题有一定的参考意义。
[关键词]流化床、磨损、壁面流、涡流、浇注料。
一、前言近年来，由于循环流化床（CFB）锅炉具有的燃烧效率高，煤种适应性广，负荷调节范围大，有利于环保等优点，而备受青睐，在我国热电行业得到了迅速的推广使用，但是CFB锅炉的磨损问题比较突出，严重制约了该炉型长期经济地运行。
本文就长期在流化床炉实际检修工作发现的各受热面的磨损状况进行了总结分析，供同行参考借鉴，借以抛砖引玉，希望大家共同来研究探讨CFB锅炉的磨损问题。
二、GFB锅炉磨损概况CFB锅炉的磨损主要发生在：膜式壁、过热器、省煤器、空气预热器、风帽及浇注料。
1、膜式壁的磨损膜式壁的磨损位置主要是：与卫燃带交界处；下部密相区；膜式壁对接焊缝处；四角缝；与炉膛出口、看火孔浇注料相邻处；布风板与落渣管接合处；膜式壁上的凸起物处。
1.1膜式壁与卫燃带交界处及密相区的磨损此种磨损方式比较严重，且较难处理。
沿膜式壁面下降的物料流（即壁面流）在碰到凸起的浇注料时，会改变流向形成涡流，使与浇注料相接处的管壁受到磨损而形成凹沟，时间长了，管壁会逐渐减薄而泄漏。
防范措施：方法一，将凹沟补焊磨平后，贴紧管壁加焊防磨盖板，但运行一周后，会发现盖板与水冷壁上部焊接缝被磨开，并逐渐下磨，直至磨尽，同时管壁也因盖板凸台形成的小涡流而磨损减薄，看来加盖板的方法效果是有限的，需要定期维护和修补。
方法二，目前新型的CFB锅炉，采用了将膜式壁折弯，使该处浇注料与膜式壁肋片形成上下一致的垂直平面这样物料流沿壁面平直下滑，消除了局部涡流区，使磨损量大大减轻，甚至基本看不出磨损。
打卫燃带时，在浇注料施工完毕后拆模板时，一定要检查浇注料与折弯上部膜式壁肋片过渡要平滑，不能出现台阶或渗浆造成的棱角，可趁浇注料尚未硬化前及时修理，运行一个周期后，要在卫燃带上涂刷一层防磨涂料，以增强耐磨效果。
CFB锅炉水冷壁管磨损分析及综合治理_王东峰
CFB锅炉水冷壁管磨损分析及综合治理王东峰，马德华（中国石化广州分公司，广东广州510725）摘要：磨损是影响CFB锅炉安全经济运行最主要的障碍。
根据流场模拟分析及炉膛内部实际磨损情况，通过金属喷涂、多阶防磨梁、浇注料优化设计三方面的综合应用，有效降低了炉膛受热面磨损，提高了机组的连续运行时间，确保锅炉检修周期降低到1次/年。
关键词：CFB锅炉；磨损；多阶防磨梁；喷涂中图分类号：TM621．4文献标识码：B文章编号：1003-9171（2014）04-0039-04Analysis and Comprehensive Treatment of CFB BoilerWater Wall Tube WearWang Dong-feng，Ma De-hua（SINOPEC Guangzhou Branch，Guangzhou510725，China）Abstract：The wear is the main obstacle that influences safe and economic operation of CFB boiler．According to the flow simulation analysis and the actual wear inside boiler furnace，through the comprehensive application of three as-pects，namely the metal spraying，multi wear beam，pouring material optimization design，the abrasion of heating sur-face of furnace is reduced significantly．The continuous running time of units is improved and，the maintenance period of boiler is reduced to1time in a year．Key words：CFB boiler；wear；multi order wear beam；spraying0引言近年来，由于循环流化床（CFB）锅炉具有的燃烧效率高，煤种适应性广，负荷调节范围大，有利于环保等优点，而备受青睐，在我国热电行业得到了迅速的推广使用，中国已经成为世界上CFB锅炉装机总容量最大、投运台数最多的国家［1］。
FW循环流化床锅炉磨损问题分析及技术改造方案
FW循环流化床锅炉磨损问题分析及技术改造方案水冷壁的磨损是CFB锅炉中与材料有关的最严重的问题之一。
在CFB锅炉炉膛内，典型的流体动力学结构为环－核结构。
在内部核心区，颗粒团向上运动；而在外部环状区，固体颗粒沿炉膛水冷壁向下回流。
环状区的厚度从床底部到顶部逐渐减薄，其平均厚度从实验装置的几毫米到大型CFB锅炉的几十厘米。
固体物料沿水冷壁的向下回流是水冷壁产生磨损的主要原因。
水冷壁的严重磨损与回流物料量的大小和方向突然改变有密切关系。
通常方向突变的部位有：1、水冷壁卫燃带转折处；2、膜式水冷壁管对接和表面缺陷焊接不良，有毛刺、突起等；3、水冷壁其它地方有凸起的部位。
因此炉内水冷壁的磨损可分为四种情形：卫燃带与水冷壁管转折区管壁的磨损、炉膛四角和一般水冷壁管壁区域的磨损、不规则区域管壁的磨损和炉膛出口管壁的磨损。
后两种情况给电厂带来的磨损危害较小，故不探讨。
下面结合FW技术导向风帽式循环流化床锅炉重点探讨前两种情况。
2－1 炉膛下部卫燃带与水冷壁转折区域的管壁磨损随着CFB锅炉的用量加大，投运日期变长，国内运行的CFB锅炉在炉膛下部卫燃带与水冷壁管壁交界处的磨损现象越来越严重。
国外各主要CFB锅炉制造公司（ABB-CE,Foster Wheeler,Ahlstrom,Lurgi,Circofluid）等生产的锅炉也都发现了磨损现象。
这类磨损的机理有以下几个方面:一是在该区域内壁沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运行方向相反，因而在局部产生涡漩流；二是由于沿壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁产生磨损。
水冷壁与卫燃带交界区域内水冷壁管壁的磨损并不是在炉膛四周均匀发生，而是与炉内物料总体流动形式有关。
现有的防磨措施为：1、采用让管设计。
该设计在一定程度上能预防水冷壁的磨损，但是仍存在许多问题，如让管与非让管的结合问题、施工难度大焊口多、不能防止风室漏灰和从技术上根本改变水冷壁及风帽磨损的原因等。
循环流化床锅炉水冷壁管磨损分析及防磨措施
循环流化床锅炉水冷壁管磨损分析及防磨措施发布时间：2022-09-08T06:20:27.796Z 来源：《福光技术》2022年18期作者：刘世俊[导读] 循环流化床锅炉水冷壁产生磨损是比较常见事故,对于锅炉运行的安全在一定程度上造成了影响，同时限制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点，从企业的角度上来说，造成了比较大的经济损失。
但循环流化床锅炉产生磨损是多项影响因素综合在一起产生的问题，为了有效的解决和处理，就要从项目的论证入手，对于锅炉的设计方式，维修和管理的形式进行综合考虑。
刘世俊京能集团山西京玉发电有限责任公司山西朔州 037200摘要：循环流化床锅炉水冷壁产生磨损是比较常见事故,对于锅炉运行的安全在一定程度上造成了影响，同时限制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点，从企业的角度上来说，造成了比较大的经济损失。
但循环流化床锅炉产生磨损是多项影响因素综合在一起产生的问题，为了有效的解决和处理，就要从项目的论证入手，对于锅炉的设计方式，维修和管理的形式进行综合考虑。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；磨损一、炉内水冷壁磨损的主要原因1.1炉膛下部卫燃带和水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因通过相关的试验研究，专家和学者证明在循环流化床炉膛水冷壁周围有高浓度的下行的物料流,位置越靠下料层厚度和密度就越大。
尽管下降的物料流能够冲刷水冷壁,但因为实际的运行方向和表面处于平行的状态，能够在一定程度上降低产生的磨损。
当贴壁下行的物料流被卫燃阻挡，转变实际的运行方向后,被炉内密相区上升的气流和物料托起而形成祸流。
1.2不规则区域管壁的磨损原因水冷壁的不规则区域主要是指炉壁的开口，炉出口附近和管壁上的焊缝。
图1显示穿过墙壁的磨损要大于水墙的磨损，这主要是由于不规则墙壁引起的局部流动力的大扰动。
一般情况下，壁孔下部的肘部磨损比上部更严重，主要是粘附材料向下流向肘部造成的冲击导致的。
经验表明，水墙内表面上的小凸起会导致凸起点和周围水冷壁管严重磨损，直到凸起点变平。
火电厂锅炉水冷壁管防腐耐磨研究
（ ３ ） 热喷涂 ， 这种 方法比较适合进 行现场操 作 ， 而 且 涂 层 的材 料 在 选 择 上 也 有很 多的 空 间 ． 组 合 方 式 也 比较 多 样 化 ． 主
锅 炉 的 种 类 是 非 常 繁 多的 。为 了适 应 不 同领 域 不 同 工种 要 是 利 用 了流 体 力 学 中 的一 个比 较 著 名 的原 理 ，那 就 是 拉 瓦 尔原 理 。在 喷 涂 的 时 候 ， 其 例 子 的速 度 已经 超 过 了音 速 。 尤其 的需求 ， 可 以从 多个 角度 对 锅 炉进 行 划分 。按 照 烟 气 流 动 ， 可 以将其分为水火管组合式锅炉、 锅 壳锅 炉 以及 水 管锅 炉 ； 按照
Ｌ ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ ｏ Ｎ Ｗ ｏ Ｒ Ｌ Ｄ ２ ０ １ ３ ／ ７
电力与资源
火 电厂锅 炉水 冷 壁 管 防腐 耐磨 研 究
芦 胜 ， 姚金华 （ 江西中电电 力工程有限责任公司贵 溪分公司， 江西贵溪 ３ ３ ５ ４ ０ ０ ）
【 摘 要 】 我国是一个 自然资源非常丰富 的国家， 尤其是煤炭 资源总量在世界排名 靠前 ， 这样就在 一定程 度上决定 了我国 的发 电类型就是火力
需 要 在 一 定 程 度 上 增 强主 要 设 备 锅 炉 的稳 定 性 、 防 腐 性 以 及
耐磨性 。
３ 火电厂锅 炉水冷壁管 防腐耐磨方法
说 到 具 体 的 方 法其 实有 很 多 ． 不一样的地 区． 不 一 样 的 火 电厂锅 炉规 模 ． 在 选 取 方 法 的 时候 也 会 有 所 差 别 ， 但 总 体 来 讲
要 在 一 定 程度 上 降低 由 于 意 外爆 管 而 造成 的 经 济损 失 。主要 有 以 下 几种 方 法 ：
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CFB锅炉水冷壁耐磨涂层磨损性能试验研究Test Research on W ear Behavi ors of W ear2resistantCoating for CFB Boiler W ater wall Tube张小辉(沈阳工程学院,辽宁 沈阳 110136)摘要:采用正交设计方法,通过极差分析研究电弧喷涂工艺参数对CF B锅炉水冷壁涂层耐磨性的影响。
结果表明,影响涂层性能的工艺参数主要是电弧电流,其次是喷涂距离,而电弧电压和雾化空气压力的影响很小。
通过涂层耐磨性试验,进一步验证最佳喷涂工艺参数组合可以获得良好耐磨性能的涂层。
关键词:CF B锅炉;水冷壁;电弧喷涂;磨损性能[中图分类号]TK223.3+1 [文献标识码]B [文章编号]1004-7913(2008)07-0020-04 循环流化床燃烧技术是近年来发展起来的一种高效、低污染的清洁煤燃烧技术。
循环流化床锅炉以其燃料适应面广、脱硫和燃烧效率高、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点[1,2],成为首选的燃烧设备。
然而由于该炉型的水冷壁管工作在高温、固体物料冲蚀、烟气腐蚀的恶劣环境中,极易产生磨损和高温腐蚀,使管壁减薄甚至磨穿[3],不仅严重影响锅炉的安全运行,而且造成巨大的经济损失,已成为目前亟待解决的一个技术难题。
工业上一般采用热喷涂、堆焊等表面防护方法来延长水冷壁管的使用寿命。
其中电弧喷涂具有占地面积小、易于施工、成本低、工作效率高、涂层质量好等特点[4,5],一直受到广大技术人员的青睐。
电弧喷涂工艺参数的变化对涂层质量有较大影响,而涂层质量直接影响涂层的使用寿命,因此如何保证涂层制备工艺参数的稳定性是获得优质涂层的关键,也是本试验的主要目的。
1 试验方法111 电弧喷涂参数优化试验a.试验设备和材料电弧喷涂设备:XDP-3型电弧喷涂设备。
该设备工作时2根带有不同极性的金属丝经送丝机构驱动,送到电弧喷涂枪,在电弧喷涂枪前端相遇,产生电弧;电弧熔化金属丝的尖端,同时压缩空气将熔滴雾化,吹向前方,沉积在工作表面形成涂层。
试验材料:基本材料为45钢(表面经喷砂粗化),喷涂材料为北京某公司生产的Φ2mm的LX88A合金粉芯丝材,丝材内芯包含有多种元素复合粉末,是一种高硬耐磨涂层材料,涂层具有很高的耐冲蚀磨损和磨粒磨损性能,并且空隙度较低。
b.试验方案设计在电弧喷涂过程中有多个因素影响涂层性能。
为得到最佳喷涂参数以获得优质涂层,选定考察的工艺参数:电弧电流I、电弧电压U、喷涂距离L 和雾化空气压力P为试验因素,具体数值见表1。
采用正交试验设计原理设计四因数三水平L9(34)正交表[6],建立正交设计方案,如表2所示。
表1 电弧喷涂涂层工艺参数因数水平因素水平电弧电流I/A电弧电压U/V喷涂距离L/mm空气压力P/MPa 124032160016220030130015316028100014表2 电弧喷涂工艺参数正交试验设计方案试验编号电弧电流I/A电弧电压U/V喷涂距离L/mm空气压力P/MPa 124032130014224030100015324028160016420032160015520030130016620028100014716032100016816030160014916028130015112 涂层磨料磨损性能试验评价涂层质量最重要的指标之一是涂层耐磨损性能。
根据循环流化床锅炉炉内流场特点,炉内水冷壁管的耐磨损性能是通过试样磨损试验来测定的。
不同的电弧喷涂工艺参数所制备出的试样其涂层耐磨损性能也不同。
本试验就是对每种喷涂工艺参数所制备的涂层进行3次磨损试验,取其平均值作为该喷涂工艺参数制备涂层的磨损失重值,以确定其耐磨性。
a.试验设备和试样本试验采用MLS-225型湿砂橡胶轮式磨损试验机。
试验机为湿砂半自由磨料磨粒磨损试验机,主要利用橡胶轮带动与水混合的磨料与各种金属或非金属材料产生磨擦,对材料进行耐磨性试验。
试样尺寸为57mm×25mm×6mm长方形试块。
b.试验过程采用MLS-225型湿砂橡胶轮式磨损试验机对几种涂层的耐磨性进行了测试,长方形试样涂层厚度约为2mm,磨擦速度为240r/m in,载荷为40 N,磨擦时间为15m in。
根据磨损前后试样失重ΔW来评价涂层的耐磨性。
ΔW值越小,说明涂层的耐磨性越好。
采用DTG-160型分析天平称重。
113 涂层冲蚀磨损性能试验固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行的冲击所造成的磨损称为冲蚀。
若颗粒以平行于固体表面或者与固体表面冲击角较小时形成的冲蚀称为冲刷磨损;若接近垂直或冲击角较小时称为撞击磨损,撞击磨损会使固体表面产生变形和脱落[7-11]。
这两种磨损在循环流化床锅炉中都存在。
为了进一步验证涂层质量,对涂层进行了冲蚀磨损试验。
本试验只选择了5号和8号试样,用以验证其冲蚀磨损性能。
a.试验设备和试样为了模拟循环流化床锅炉水冷壁管的冲蚀磨损情况,本试验采用自制的箱式喷砂试验装置。
试样尺寸为40mm×35mm×6mm长方形试块。
b.试验过程试验前先对试件进行预处理,以保证试验精度。
对2个试件分别采用30°和90°冲蚀角度进行试验,试验中每隔5m in测量一次试块重量,每个试块在每种冲蚀角度下总的冲蚀时间为20m in。
采用TG328A型全机械加码分析天平测量试件的冲蚀磨损失重,精度为011mg。
试验主要参数见表3。
表3 试验主要参数冲蚀距离100mm磨 料28目棕刚玉砂压缩空气压力015～017MPa喷嘴直径8mm 冲蚀角度30°和90°冲蚀时间20m in2 试验结果与分析211 磨料磨损试验结果与分析a.试验结果对制备的涂层测定磨损失重,试验结果见表4,并采用极差分析法对试验结果进行分析,其结果见表5。
表4 涂层性能试验结果试验编号磨损失重ΔW/mg平均磨损失重ΔW AV/mg148105531384916850138251113521204719050143351123491185315851133450125471234811048153546165461254815047113646153491554619847168754135501954918851173850155511635512352148953100481605216051140表5 极差分析结果磨损失重ΔW/mg工艺参数k1k2k3k1AV k2AV k3AV R电弧电流I1521141441241551615017148108511873179电弧电压U1501641501041511315012150101501440143喷涂距离L1521341481911501745017849164501251114空气压力P1501191501361511445010650112501480142主→次影响主次:I L U P最佳水平:I2 L2 U2 P1注:k1为水平1的3次试验结果之和,k1AV=k1/3;k2为水平2的3次试验结果之和,k2AV=k2/3;k3为水平3的3次试验结果之和,k3AV =k3/3;R为极差,R=K max-K m in。
b.分析涂层磨损失重的试验结果见表4。
采用极差分析法,按表2的正交设计方案对表4的试验结果进行分析(结果见表5)。
由表5可知,按R数值确定的各因数水平组合行为,确定各因素主次顺序为I→L→U→P,即电弧电流占首要位置,喷涂距离均处在第二的位置,而电弧电压与空气压力2个因数对涂层磨损影响较小,按k1AV,k2AV,k3AV数值确定的各因数最佳水平组合行为,确定各因数最佳水平组合为I2L2U2P1,可见,具有良好综合性能的5号试验为最佳参数水平组合。
综上所述,使涂层具有良好综合性能的喷涂工艺参数最佳水平组合为I2L2U2P1,即电弧电流为200A,电弧电压30V,喷涂距离130mm,雾化空气压力016MPa。
212 冲蚀磨损试验结果与分析a.试验结果冲蚀试验过程中采集到的不连续称重的试样重量见表6和表7。
表6 30°冲蚀角试样的重量变化试样编号试样重量/gW0W1W2W3W45771858771511771063761645761283 8761502751810751094741570731903表7 90°冲蚀角试样的重量变化试样编号试样重量/gW0W1W2W3W4 5771653761610751926751420741826 8771024751140741013721835711816 b.分析根据表6和7的结果进行分析,可得单位面积的失重量,见表8和9。
表6 30°冲蚀角试样的单位面积失重量试样编号试样单位面积失重量/(mg・c m-2)12345 50241786321000291857251857 80491429511143371429471643表9 90°冲蚀角试样的单位面积失重量试样编号试样单位面积失重量/(mg・c m-2)12345 50741500481857361143421429 801341571801500841143721786 根据表8和表9,以冲蚀时间为横坐标、单位面积的失重量为纵坐标绘制冲蚀磨损的动力学曲线(图1和图2),分析涂层材料耐磨性随冲蚀时间的变化规律。
采用冲蚀率(单位面积涂层的失重量)为数值坐标绘制得到冲蚀磨损结果条形图(图3),来衡量不同涂层的耐冲蚀磨损性能。
图1和图2分别给出了在30°和90°两种冲蚀角度下5号试样和8号试样的冲蚀磨损动力学曲线。
观察曲线的走势可以发现,试样的失重量在不同冲蚀角下呈现不同的变化规律,在90°冲蚀角下,冲蚀磨损初始阶段的失重量比较大,随着冲蚀时间的增加,冲蚀失重量减少并趋于稳定。
总的来说,90°冲蚀角下试样的冲蚀率波动较大,而30°冲蚀角下试样冲蚀率比较稳定,而且30°冲蚀角下磨损量均比90°冲蚀角下的磨损量低。
由此说明,冲蚀角对材料的冲蚀磨损性能会产生很大影响。
由图3总冲蚀率的柱状图可明显看出,不同喷涂工艺参数所获得的涂层耐冲蚀性能有较大差异,而且不同冲蚀解下的耐冲蚀性也不同。
无论是在30°还是90°冲蚀角下,5号试样的耐冲蚀性高于8号。
3 结论a.影响涂层耐磨性能的工艺参数主要是电弧电流I,其次是喷涂距离L,而雾化空气压力P和电弧电压U的影响较小。
b.本试验条件下,使涂层具有良好综合性能的喷涂工艺参数最佳水平组合为:电弧电流200 A,喷涂距离130mm,雾化空气压力016MPa,电弧电压30V。