锅炉“四管”防腐耐磨涂层性能研究
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形 成完 整 的 Ａｌ ｚ Ｏｓ 膜， 大 大 提 高 合 金 的抗 氧化 性 。氧
温环境 中， 铬镍合金 开始就能形成连续 致密的氧化铬 保护膜。氧化膜被破坏时， 由于合金中铬的含量高 ， 会
化 铝膜 在 形 貌 上 和 微 观 上 与 氧 化 铬 膜 相 似 。在 Ｆ ｅ—
＠ ｌ 热力发电・ ２ ０ ０ ５ （ １ １ ） ｌ
线 范围过 小 ， 无法调节。
（ ２ ）给 料 炉 排 分 为 左 、 中、 右 完 全 独 立 的 ３个 部 分， 分 别 由 ３个 液 压缸 驱动 。原 方 案 设 计 ３部 分 给 料
炉排接收 同一个速度指令 ， 同时平行运行， 但实际运行
过程 中很难 保 持 同步 。调试 中将 中间给 料炉 排 的前 进
１ ． ２Baidu Nhomakorabea铁 铬铝 合 金
电厂的临修和大修工作量， 给电厂造成很 大的经济损 失。１ ９ ９ ２年我 国火 力发 电设 备 事 故 的 统计 表 明 ， 锅 炉
事故 占全部机 组 事故 的 ５ ６ ， 而锅 炉 “ 四 管” 爆 破事 故
占全部锅炉事故 的 ６ ４ ． ２ 。为 了减缓 锅炉的高温腐 蚀 和 冲蚀 ， 近二 十年来 ， 各 种先进 的表面 涂层 防 护 技术
铬的作用是铬 在高温氧化时生成 ｃ ｒ Ｏ 。 膜， 该膜结构 致密， 离子在 其 中扩散 速 率很 低 ， 其耐蚀 性 能极 佳 。另
外， 铝 的氧 化 比铁 的 氧 化 要 强 很 多 ， 而 且 它 的氧 化 物 Ａｌ 。 Ｏ 。 在 基 体 的外 表 面 形 成 一 层 非 常致 密 的膜 ， 这层 膜 本身 也 比较 耐 磨 。纵使 这 层 膜 被破 坏 ， 内层 的铝 又 会很 快 形成 新 的 氧化 膜 把 外 界 与 基 体 分 隔 开 ， 从 而起 到保 护 基体 的作 用 。钢 中铝 含 量 达 ｌ ０ 以上 时 ， 就 能
材料 要好 得 多 。
表 １ 冲 蚀 试 验 结 果
３ 结 论
综合考虑各种 因素 ， ４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的结合强度 、 显微 硬度较高 ， 其抗冲击能力 、 抗 冲蚀性能、 抗高温腐蚀性 能都较好 ， 是一种很好的耐高温腐蚀材料 ； Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａ １ 涂层在整体性能上比 ４ ５ Ｃ Ｔ稍差 ， 抗高温腐蚀性能也不
时间 （ ａ ） 调整前给 料炉排动 作 时间 （ ｂ ） 调整后的给料炉排动作
料 炉排 推人滑 动炉 排 的垃 圾易 结 团 ； Ｐ Ｉ 【 ） 调 节效果 不 理
图 ３ 给 料 炉 排动 作 示 意
想； 垃圾的热值经常变化； 仅仅依靠调节滑动炉排的速度 不够全面， 还需要调整翻动炉排拨火次数的配合。 （ ２ ） 使用蒸汽流量与风量对应 曲线法控制干燥风 和气化风 ， 目 前使用的对应 曲线不准确 ， 尚需总结积累 运行经验 ； 使用燃尽度控制冷却风， 燃尽度信号 目 前测 量很 困难 ； 使用氧量控制 二次风， Ｓ Ｋ Ｇ调试 给出的曲
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锅炉 “ 四管 ” 防腐 耐磨涂 层 性能研 究
杨 晖
（ 第二 炮 兵工程 学院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ ５ ）
电 站锅 炉 的水 冷 壁 管 、 过 热器 管 、 再热器管 、 省 煤 器管（ 简称 锅炉 “ 四管 ” ） 的腐 蚀磨 损 长期 困扰着 机 组 安 全运行 。在 锅炉 运 行 期 间 ， 燃烧 产 生 的 高温 腐 蚀 性 气 体会 加速对 管壁 的氧化 和腐 蚀 ； 燃 烧 形成 的灰 尘 、 灰 粒 在气 流 的作 用下会 冲刷 炉 管表面 造成 冲蚀 。高 温腐 蚀 和冲蚀 使管 壁减 薄 ， 严 重者会 造 成 “ 四管 ” 的 泄漏 ， 增 加
不断地 被开 发 和运 用 到 锅 炉 管 的保 护 中 ， 特别 是 热 喷 涂 技 术在 电站锅 炉得 到 了较多 的应 用 。 本文采用实 际电厂锅炉生 产 中所 使用 的材 料 ， 并 在 模拟 电厂锅炉 实 际温 度 、 化学 氛 围等 试 验环 境 下 ， 对各
铁 铬铝合 金 涂 层 中存 在 铁 成 分 。加 入 少 量 的铬 ， 氧 化皮 仍 由基 体铁 的氧 化 物 组 成 ， 这 样 加人 的铬 可 使 穿过 基体 铁 氧 化 皮 的扩 散 提 高 。当加 入 较 多 的铬 ， 形 成 的氧 化皮将 主要 由铬 的氧 化 物 或 富 铬 尖 晶石 构 成 ， 基体 铁 穿过较 难 熔 的氧化 物层 的扩散将 大 大 降低 。由 于 铬 比铁更 容 易大量 地被 氧 化 ， 因此 ， 铬可 以提 高 铁基 合 金 中铁 的抗 氧化性 。富铬 氧化 物不 仅有 更 好 的氧化 性， 而且 比基 体 铁 的氧 化 物 保 护性 更 好 。铁 基合 金 中
由拉 伸试验 的数 据 可 以 看 出 ， ３种 材 料 涂 层 的结
合强度稍有差别 。４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的结合强度最 高 ， Ｆ ｅ — Ｃ ｒ —Ａｌ 涂层次之 ， Ｎｉ ７ ０ Ｃｒ ３ ０涂 层 最 低 。从 硬 度 与 耐
磨性看 ， 涂层硬度越高耐磨性能就越好。因此 ， 涂层除 了应具有高 的结合 强度外 ， 还必须具有 较高 的硬度 。 试验用 ＨＶＳ一１ ０ ０ ０显微 硬度 计对 ３ 种 涂层 和 ２ ０ Ｇ 基
距离改为左右炉排前进距离 的 ９ ０ ９ ／ ６ ， 使其与左右炉排
（ ３ ）Ｓ Ｉ Ｇ ＭＡ 控 制 系 统 还 设 计 有 一 次 风 风 温单 回
保持一定 的位置差 ， 以减少垃圾结团现象。
路调节器 ， 二次风风温单回路调节器 ， 辅助燃烧器单回 路调节器等 ， 基本上为手动运行方式 。
种超音速电弧喷涂高温防腐耐磨涂层的性能进行评价 ，
为锅炉 “ 四管” 防护涂 层 的选择 和应用提供 技术依 据 。
喷涂 材 料 和 涂 层 组 织 结构
１ ． １ 高铬镍 合金 铬镍 合金 在加 热 氧化 时 ， 由于 铬与 氧 的亲 和力 大 ， 进行 选择 性氧 化 ， 在表 面形 成致 密 的氧化 铬 保 护膜 ， 从 而 防止金 属 的 进一 步 氧化 。铬含 量 不 同 ， 合 金 抗 氧 化 能力 也不 同。 当铬 镍合 金 中铬 含 量 大于 ２ ０ 时， 在 高
再 次形成 连续 的氧化铬保护 膜 ， 其 氧化 速度很 小 。高铬
镍基合金 （ Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ） 在 高温下具有很 好的使用性能。 据有关文献介绍， 高铬（ 大于 ４ ０ ） 镍合金（ Ｎ ｉ 一 ４ ５ Ｃ ｒ 一 ４ Ｔ ｉ ） 中加人钛元 素 制成 的镍 铬 钛合 金 （ ４ ５ Ｃ Ｔ） 抗 硫化 物
强 度 和显 微硬 度见 表 ２ 。
表 ２ 涂层 的结 合强度和显微硬度
图 ４ 高铬镍 热冲击后试样
耗４ ０ ｇ 砂量时 ， 涂层失量来衡量涂层的抗冲蚀陛能 。 Ｎｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ 、 ４ ５ Ｃ Ｔ、 Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａｌ ３种涂层冲蚀试验 结果见表 １ ， 可以看出， Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａ ｌ 的冲蚀性能 比其它
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材 的硬 度进 行 了 测 量 ， Ｆ ｅ —Ｃｒ —Ａｌ 涂 层 的硬 度 最 小 ，
一
（ ｂ ） 扫描电镜显微 结构
Ｎｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ 和４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的硬度相当。３ 种涂层的结合
【 上接第 ８ ４页 ）
４ 运 行 效 果 及 存 在 的 问题
南 山垃圾 发 电 厂经 过 一 年 多 的运 行 表 明 ， 垃 圾 焚 烧 效果 良好 ， 但 还存 在 以下 问题 ：
（ １ ） 每次从溜槽送人给料炉排垃圾的重量不一样， 使 用传统的 Ｐ Ｉ Ｄ调节方式不能适应这种变参数调节； 由给
侵蚀 能力 相 当于碳 钢 的 ６ ０倍 ， 平 均 剥 蚀 速 度 小 于 ０ ． ０ １ ２ ７ ｍｍ／ 年， 这 主要 是 因 为高 铬 高镍 和 钛共 同发挥 了作用 。４ ５ Ｃ Ｔ喷涂层抗 高温 氧化腐 蚀性 能和抗 磨损性 能 良好 ， 但 价格 昂贵 ， 使应用 成本大 幅度增 加 。
如Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ， 但抗冲击能力和结合强度优于 Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ， 比 较适合于磨损 占主要破坏 因素 的管子防护 ； Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０
涂层的硬度较高 ， 有 良好的抗高温腐蚀性能， 其抗热冲
２ ． ４ 涂层 的结 合强 度 和硬 度
击能力和抗冲蚀性能较差 ， 用于腐蚀 占主要破坏因素 的管子防护则较为适宜 。在实际应用 中要综合考虑性 价 比， 选择合适的喷涂材料。 从电厂使用结果来看， 采用超音速电弧喷涂层保 护 的循环流化床锅炉管 ， 经过约一年的运行 ， 涂层基本 完好 。运 行 两 年 后 ， 涂 层 剥 落 和 磨 损 的 面积 低 于 １ ０ ， 使喷涂的锅炉管使用寿命得到较大 的延长。
温环境 中， 铬镍合金 开始就能形成连续 致密的氧化铬 保护膜。氧化膜被破坏时， 由于合金中铬的含量高 ， 会
化 铝膜 在 形 貌 上 和 微 观 上 与 氧 化 铬 膜 相 似 。在 Ｆ ｅ—
＠ ｌ 热力发电・ ２ ０ ０ ５ （ １ １ ） ｌ
线 范围过 小 ， 无法调节。
（ ２ ）给 料 炉 排 分 为 左 、 中、 右 完 全 独 立 的 ３个 部 分， 分 别 由 ３个 液 压缸 驱动 。原 方 案 设 计 ３部 分 给 料
炉排接收 同一个速度指令 ， 同时平行运行， 但实际运行
过程 中很难 保 持 同步 。调试 中将 中间给 料炉 排 的前 进
１ ． ２Baidu Nhomakorabea铁 铬铝 合 金
电厂的临修和大修工作量， 给电厂造成很 大的经济损 失。１ ９ ９ ２年我 国火 力发 电设 备 事 故 的 统计 表 明 ， 锅 炉
事故 占全部机 组 事故 的 ５ ６ ， 而锅 炉 “ 四 管” 爆 破事 故
占全部锅炉事故 的 ６ ４ ． ２ 。为 了减缓 锅炉的高温腐 蚀 和 冲蚀 ， 近二 十年来 ， 各 种先进 的表面 涂层 防 护 技术
铬的作用是铬 在高温氧化时生成 ｃ ｒ Ｏ 。 膜， 该膜结构 致密， 离子在 其 中扩散 速 率很 低 ， 其耐蚀 性 能极 佳 。另
外， 铝 的氧 化 比铁 的 氧 化 要 强 很 多 ， 而 且 它 的氧 化 物 Ａｌ 。 Ｏ 。 在 基 体 的外 表 面 形 成 一 层 非 常致 密 的膜 ， 这层 膜 本身 也 比较 耐 磨 。纵使 这 层 膜 被破 坏 ， 内层 的铝 又 会很 快 形成 新 的 氧化 膜 把 外 界 与 基 体 分 隔 开 ， 从 而起 到保 护 基体 的作 用 。钢 中铝 含 量 达 ｌ ０ 以上 时 ， 就 能
材料 要好 得 多 。
表 １ 冲 蚀 试 验 结 果
３ 结 论
综合考虑各种 因素 ， ４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的结合强度 、 显微 硬度较高 ， 其抗冲击能力 、 抗 冲蚀性能、 抗高温腐蚀性 能都较好 ， 是一种很好的耐高温腐蚀材料 ； Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａ １ 涂层在整体性能上比 ４ ５ Ｃ Ｔ稍差 ， 抗高温腐蚀性能也不
时间 （ ａ ） 调整前给 料炉排动 作 时间 （ ｂ ） 调整后的给料炉排动作
料 炉排 推人滑 动炉 排 的垃 圾易 结 团 ； Ｐ Ｉ 【 ） 调 节效果 不 理
图 ３ 给 料 炉 排动 作 示 意
想； 垃圾的热值经常变化； 仅仅依靠调节滑动炉排的速度 不够全面， 还需要调整翻动炉排拨火次数的配合。 （ ２ ） 使用蒸汽流量与风量对应 曲线法控制干燥风 和气化风 ， 目 前使用的对应 曲线不准确 ， 尚需总结积累 运行经验 ； 使用燃尽度控制冷却风， 燃尽度信号 目 前测 量很 困难 ； 使用氧量控制 二次风， Ｓ Ｋ Ｇ调试 给出的曲
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锅炉 “ 四管 ” 防腐 耐磨涂 层 性能研 究
杨 晖
（ 第二 炮 兵工程 学院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ ５ ）
电 站锅 炉 的水 冷 壁 管 、 过 热器 管 、 再热器管 、 省 煤 器管（ 简称 锅炉 “ 四管 ” ） 的腐 蚀磨 损 长期 困扰着 机 组 安 全运行 。在 锅炉 运 行 期 间 ， 燃烧 产 生 的 高温 腐 蚀 性 气 体会 加速对 管壁 的氧化 和腐 蚀 ； 燃 烧 形成 的灰 尘 、 灰 粒 在气 流 的作 用下会 冲刷 炉 管表面 造成 冲蚀 。高 温腐 蚀 和冲蚀 使管 壁减 薄 ， 严 重者会 造 成 “ 四管 ” 的 泄漏 ， 增 加
不断地 被开 发 和运 用 到 锅 炉 管 的保 护 中 ， 特别 是 热 喷 涂 技 术在 电站锅 炉得 到 了较多 的应 用 。 本文采用实 际电厂锅炉生 产 中所 使用 的材 料 ， 并 在 模拟 电厂锅炉 实 际温 度 、 化学 氛 围等 试 验环 境 下 ， 对各
铁 铬铝合 金 涂 层 中存 在 铁 成 分 。加 入 少 量 的铬 ， 氧 化皮 仍 由基 体铁 的氧 化 物 组 成 ， 这 样 加人 的铬 可 使 穿过 基体 铁 氧 化 皮 的扩 散 提 高 。当加 入 较 多 的铬 ， 形 成 的氧 化皮将 主要 由铬 的氧 化 物 或 富 铬 尖 晶石 构 成 ， 基体 铁 穿过较 难 熔 的氧化 物层 的扩散将 大 大 降低 。由 于 铬 比铁更 容 易大量 地被 氧 化 ， 因此 ， 铬可 以提 高 铁基 合 金 中铁 的抗 氧化性 。富铬 氧化 物不 仅有 更 好 的氧化 性， 而且 比基 体 铁 的氧 化 物 保 护性 更 好 。铁 基合 金 中
由拉 伸试验 的数 据 可 以 看 出 ， ３种 材 料 涂 层 的结
合强度稍有差别 。４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的结合强度最 高 ， Ｆ ｅ — Ｃ ｒ —Ａｌ 涂层次之 ， Ｎｉ ７ ０ Ｃｒ ３ ０涂 层 最 低 。从 硬 度 与 耐
磨性看 ， 涂层硬度越高耐磨性能就越好。因此 ， 涂层除 了应具有高 的结合 强度外 ， 还必须具有 较高 的硬度 。 试验用 ＨＶＳ一１ ０ ０ ０显微 硬度 计对 ３ 种 涂层 和 ２ ０ Ｇ 基
距离改为左右炉排前进距离 的 ９ ０ ９ ／ ６ ， 使其与左右炉排
（ ３ ）Ｓ Ｉ Ｇ ＭＡ 控 制 系 统 还 设 计 有 一 次 风 风 温单 回
保持一定 的位置差 ， 以减少垃圾结团现象。
路调节器 ， 二次风风温单回路调节器 ， 辅助燃烧器单回 路调节器等 ， 基本上为手动运行方式 。
种超音速电弧喷涂高温防腐耐磨涂层的性能进行评价 ，
为锅炉 “ 四管” 防护涂 层 的选择 和应用提供 技术依 据 。
喷涂 材 料 和 涂 层 组 织 结构
１ ． １ 高铬镍 合金 铬镍 合金 在加 热 氧化 时 ， 由于 铬与 氧 的亲 和力 大 ， 进行 选择 性氧 化 ， 在表 面形 成致 密 的氧化 铬 保 护膜 ， 从 而 防止金 属 的 进一 步 氧化 。铬含 量 不 同 ， 合 金 抗 氧 化 能力 也不 同。 当铬 镍合 金 中铬 含 量 大于 ２ ０ 时， 在 高
再 次形成 连续 的氧化铬保护 膜 ， 其 氧化 速度很 小 。高铬
镍基合金 （ Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ） 在 高温下具有很 好的使用性能。 据有关文献介绍， 高铬（ 大于 ４ ０ ） 镍合金（ Ｎ ｉ 一 ４ ５ Ｃ ｒ 一 ４ Ｔ ｉ ） 中加人钛元 素 制成 的镍 铬 钛合 金 （ ４ ５ Ｃ Ｔ） 抗 硫化 物
强 度 和显 微硬 度见 表 ２ 。
表 ２ 涂层 的结 合强度和显微硬度
图 ４ 高铬镍 热冲击后试样
耗４ ０ ｇ 砂量时 ， 涂层失量来衡量涂层的抗冲蚀陛能 。 Ｎｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ 、 ４ ５ Ｃ Ｔ、 Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａｌ ３种涂层冲蚀试验 结果见表 １ ， 可以看出， Ｆ ｅ — Ｃ ｒ — Ａ ｌ 的冲蚀性能 比其它
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材 的硬 度进 行 了 测 量 ， Ｆ ｅ —Ｃｒ —Ａｌ 涂 层 的硬 度 最 小 ，
一
（ ｂ ） 扫描电镜显微 结构
Ｎｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ 和４ ５ Ｃ Ｔ涂层 的硬度相当。３ 种涂层的结合
【 上接第 ８ ４页 ）
４ 运 行 效 果 及 存 在 的 问题
南 山垃圾 发 电 厂经 过 一 年 多 的运 行 表 明 ， 垃 圾 焚 烧 效果 良好 ， 但 还存 在 以下 问题 ：
（ １ ） 每次从溜槽送人给料炉排垃圾的重量不一样， 使 用传统的 Ｐ Ｉ Ｄ调节方式不能适应这种变参数调节； 由给
侵蚀 能力 相 当于碳 钢 的 ６ ０倍 ， 平 均 剥 蚀 速 度 小 于 ０ ． ０ １ ２ ７ ｍｍ／ 年， 这 主要 是 因 为高 铬 高镍 和 钛共 同发挥 了作用 。４ ５ Ｃ Ｔ喷涂层抗 高温 氧化腐 蚀性 能和抗 磨损性 能 良好 ， 但 价格 昂贵 ， 使应用 成本大 幅度增 加 。
如Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ， 但抗冲击能力和结合强度优于 Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０ ， 比 较适合于磨损 占主要破坏 因素 的管子防护 ； Ｎ ｉ ７ ０ Ｃ ｒ ３ ０
涂层的硬度较高 ， 有 良好的抗高温腐蚀性能， 其抗热冲
２ ． ４ 涂层 的结 合强 度 和硬 度
击能力和抗冲蚀性能较差 ， 用于腐蚀 占主要破坏因素 的管子防护则较为适宜 。在实际应用 中要综合考虑性 价 比， 选择合适的喷涂材料。 从电厂使用结果来看， 采用超音速电弧喷涂层保 护 的循环流化床锅炉管 ， 经过约一年的运行 ， 涂层基本 完好 。运 行 两 年 后 ， 涂 层 剥 落 和 磨 损 的 面积 低 于 １ ０ ， 使喷涂的锅炉管使用寿命得到较大 的延长。