锅炉四管防磨热喷涂技术的应用

锅炉四管防磨热喷涂技术的应用

唐超

（江苏淮阴发电有限责任公司江苏淮安223002）

摘要：江苏淮阴发电有限公司#4炉受热面四管存在磨损，2015年A修对受热面管进行了热喷涂，机组运行了2年，经检查热喷涂耐磨层只有轻微磨损。本文通过受热面磨损机组进行的分析，介绍热喷涂的技术方案，热喷涂的施工部位进行分析。为其以后的推广做出了范例。

关键词：四管；热喷涂；防磨

1、概述

在电厂锅炉中，锅炉管道（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管——简称锅炉“四管”）工作在高温、高压、磨损及疲劳的恶劣环境中，容易产生磨损。磨损的直接危害是使管壁减薄，一般每年减薄量为1mm左右，造成“四管”泄漏爆管事故，增加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。淮阴发电厂为了提高锅炉“四管”的安全运行效率及使用寿命，决定在机组投产运行之前在磨损有可能严重的部位，采用超音速电弧喷涂高温耐磨涂料技术，在管材表面喷涂一层高温耐磨涂层，起到预保护作用，从而提高设备抗磨损、延长使用寿命。

2、锅炉“四管”磨损及腐蚀机理分析

2.1锅炉“四管”磨损机理分析

高速烟气携带的飞灰颗粒冲击受热面金属壁面时，对金属壁面产生冲击和切削作用，形成受热面磨损。

当烟气流均匀地横向正面冲刷管束时，位于第1排管子上的磨损沿管子圆周方向是不均匀的，最严重的磨损点发生在烟气流呈对称的30°～40°的角度上。当烟气流及飞灰颗粒斜向冲刷管束时，第1排管子上将产生最大的磨损

飞灰颗粒对于金属表面的磨损主要决定于下列因素：

（1）飞灰颗粒的动能。它与飞灰颗粒的大小成正比，并与飞灰颗粒的速度成二次方关系。飞灰颗粒越大，速度越高，动能亦越大。

（2）单位时间内冲击到管壁金属表面上的飞灰量。它与烟气中的飞灰浓度和速度成正比例关系。

（3）飞灰颗粒与管壁金属表面发生撞击的概率或飞灰撞击率。它与飞灰颗粒的大小有关，飞灰颗粒越大，撞击率越大。

3、锅炉“四管”防磨防腐蚀技术及方案

针对电厂“四管”防磨采用超音速电弧喷涂金属陶瓷涂层技术。针对水冷壁管腐蚀及磨损，吹灰器吹损引起的磨损，喷燃器。

3.1、超音速电弧喷涂金属陶瓷涂层技术

3.1.1超音速电弧喷涂技术原理

超音速电弧喷涂技术采用燃烧于两根丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化成粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、冶金等方式结合，其结合强度高达60MPa以上，涂层硬度可达HV400。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更高的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好，且喷涂时工件不变形，可获得高质量的涂层。

3.1.2超音速电弧喷涂防磨损材料

超音速电弧喷涂耐磨材料选用KDKM-99做为耐磨涂层，KM99-BC合金丝材作为含Cr、Ni、B等合金或陶瓷成分的电弧喷涂粉芯丝材，喷涂层中含有非晶相，其耐磨、耐蚀性能优于国内外常用电弧喷涂材料。相对耐磨性为常用的3Cr13喷涂层的10倍以上，为低碳钢20G的21倍以上，并有很高的结合强度(＞55Mpa)，硬度值＞60HRC。抗热震性能好(900℃，热震20次，涂层完好)。孔隙率很低，并且涂层中的氧化物极少。相比其它喷涂工艺制备非晶相具有成本低、可原位现场施工等优点。

3.1.3超音速电弧喷涂技术指标

⑴防磨涂层（KDKM-99丝材）

3.1.4超音速电弧喷涂施工工艺

（1）净化处理

清扫工件表面浮尘和污物（焦渣、硫化物等），清除工件表面油污。注意保护，不得被二次污染。

（2）喷砂除锈

喷砂操作工穿戴好防护服操作喷砂设备对工件表面进行喷砂除锈和粗化。除锈后清洁度达到Sa3级，除此之外喷砂操作应从看不出表面粗糙度变化时起，再继续喷到原喷砂时间的25％，喷砂后基本表面粗糙度达到Rz40μm—80μm，除锈应完全，去除钢材表面的锈、氧化皮、油污等附着物，并露出灰白色金属光泽。

（3）检验、清砂

喷砂结束后，检查喷砂质量，不合格处返工处理。喷砂检验合格后辅助人员进入现场清理砂子，再用压缩空气吹净工件表面的灰尘，准备好喷涂设备。

（4）超音速电弧喷涂KM99-BC合金丝材

喷涂操作工穿戴好防护服后，操作电弧喷涂设备进行电弧喷涂合金，涂层厚度为0.4mm—0.55mm，按3.5kg/m2控制，涂层结合力达55MPa以上。喷砂结束后应在1小时内开始喷涂，最长放置时间不得超过4小时内进行（雨天2小时内）喷涂，以保持被喷表面较高的活化度。如设备故障、停电等原因不能在规定时间内喷涂完毕则需要重新进行喷砂处理。

（5）检验

喷涂合金结束后，检查喷涂质量，不合格处返工处理。再用压缩空气吹净涂层表面的灰尘，准备刷高温封孔剂。

（6）刷高温耐磨防腐封孔剂，一遍，要求均匀。

4、涂层技术要求

（1）喷涂涂层与水冷壁母材的热膨胀系数接近，不会因热膨胀原因导致涂层剥落。

（2）喷涂涂层不影响受热面的正常传热。喷涂涂层与受热面母材的热膨胀系数接近，不会因热膨胀原因导致涂层剥落。

（3）涂层表面平整、光洁、致密、均匀，且和基体结合完好，无起皮、开裂、麻面、脱落等缺陷，过渡区与母材光滑过度，无台阶存在，基材不变形，孔隙率低于0.9%。

5、锅炉“四管”防磨施工部位

淮阴电厂技术人员，针对“四管”易磨损部位，确定“四管”喷涂范围如下：

（1）四角喷燃器两侧各喷涂10根，长度为13.5米，喷燃器上、下部各喷涂1.5米；

（2）炉膛吹灰器四周，以吹灰器为中心向外围覆盖，覆盖半径为1米，炉膛吹灰器共56只。

（3）过热器技术规范及喷涂范围：吹灰器覆盖区域，水平低过吹灰器数量为4台

（4）省煤器技术规范及喷涂范围吹灰器覆盖区域，省煤器吹灰器数量为10台

6、结束语

江苏淮阴发电有限公司#4炉受热面四管存在磨损，2015年A修对受热面管进行了热喷涂，机组运行了2年，经检查热喷涂耐磨层只有轻微磨损。本文通过受热面磨损机组进行的分析，介绍热喷涂的技术方案，热喷涂的施工部位进行分析。为其以后的推广做出了范例。

作者简介

唐超(1969—)，男，江苏淮安人，高级工程师高级技师,淮阴发电有限公司生产技术部主任，从事火电厂锅炉检修运行管理工作，微信号hydctc,qq44038032。