水冷壁管防腐蚀防结焦喷涂质量和技术要求

来源：山东一铭能源有限公司　发表时间：2021/2/1 14:35:10

电弧-超声速喷涂是以电弧为热源，将金属丝熔化后通过气流喷涂，使熔融粒子高速喷向工件表面形成涂层的一种工艺，该工艺在锅炉水冷壁上喷涂，用于高温防腐，涂层具有优良的高温耐腐蚀性能和良好的耐磨性。
要害词：电弧超声喷涂；水冷壁；高温耐腐蚀；耐磨。
第一部分绪论。
近几年来，公司相继对多台锅炉进行了严重的水冷壁高温腐蚀，最大腐蚀量为1.3mm，最小腐蚀速率为2mm/a。每台锅炉的高温腐蚀区域基本相似，即燃烧器出口射流下游区域，其高度接近燃烧器中心线，而管道对火侧的正面腐蚀最快。水冷却壁高温腐蚀后，壁厚减小，强度降低，易引起爆管和泄漏，危及锅炉的安全运行。以上锅炉均因高温腐蚀而使水冷壁管在短时间内变薄，大修时必须大面积换管，不仅耗费材料，而且大修时间长、工作量大、经济损失大。水冷却壁的高温腐蚀问题已成为XX锅炉安全运行的顽疾。
随着近几年煤炭资源的日益紧张，煤炭采购日益困难，因此公司燃用煤种较为复杂，难以进行分配，公司的锅炉全部依靠燃用劣质贫煤维持正常生产，因此在腐蚀严重的区域内，烟气中O2含量几乎为零，而CO含量高达10%以上，有的局部锅炉CO含量接近30%。锈蚀发生部位和锈蚀管道的化学成分基本一致。喷射区域内高温腐蚀部位均为四面水冷壁。在燃烧器出口射流的中下游，存在着严重的腐蚀问题。腐蚀区的水冷壁向火侧一般为黑褐色，外层松软，内层坚硬，在剥落硬层后，结垢与水冷壁结合面呈现孔雀蓝光泽。
高温腐蚀问题的研究及对策。
2.1煤的问题。
煤是高温腐蚀产生的主要原因之一。通过对高温腐蚀性锅炉燃烧的煤质进行统计分析，发现大多数锅炉燃煤中硫含量在1.2%以上，有的高达2%~3%。高硫量的煤炭在燃烧过程中会产生较多的腐蚀性物质，加速水冷壁的腐蚀。
2。2。4。切圆燃烧方式，导致炉子内的风粉分离。
在四角切圆燃烧锅炉中，这是一个常见的问题。第一和第二喷嘴喷出燃烧器后，受上游邻角气流挤压和左右两面不同补气条件的影响，喷嘴向背火侧水冷壁偏斜，此时刚性较弱的第一喷嘴将偏斜角度大于第二喷嘴，造成第一和第二喷嘴分离。二次风之间的刚度差异越大，分离现象越明显。因一次风射流部分偏离二次风，使煤粉在低氧条件下燃烧，并在射流下游水冷壁附近形成局部还原气氛，是造成高温腐蚀的重要原因。
2.3燃烧器的作用。
xx公司锅炉使用的是弯管式水平浓淡燃烧器，其优点在于减少氮氧化物排放，改善煤粉着火条件，提高煤粉燃烧稳定性。而在水平浓淡燃烧器中，浓股粉煤灰所占比重较小，若不能对其后期混合进行强化，则可能导致还原气氛增强，增加高温腐蚀的可能性。为了充分发挥浓淡燃烧技术的特点，其基本途径是使煤粉在进入燃烧器后，能在其着火区内，使煤粉在一次风中局部浓淡分离，并且随着一次风流动的发展，利用湍流扩散作用，使浓缩煤粉自动与一次风中的空气混合，有利于着火和减少NOx排放，而不会造成后期混合困难。它可以作为使用浓淡燃烧技术的正确方向。
2.4健康状况的影响。
火烧对水冷壁高温腐蚀的影响，主要是由于燃烧条件不理想、烧成圆圈过大和锅炉空气分配不当等原因造成近水冷壁煤粉剧烈燃烧或直接冲蚀，使靠近水冷壁的烟气产生较重的还原性气氛，使腐蚀介质大量增加，从而引起高温腐蚀。
根据XX公司的具体情况，为防止高温腐蚀问题，我们做了很多工作：①提高锅炉烟气中氧含量②降低煤粉浓度③开大中下二次风量④加强燃料分配，降低燃煤中硫含量。以上几点措施对于减轻水冷壁的高温腐蚀效果并不十分明显。所以XX公司在XX年XX月以#3锅炉为试验台，对#3炉子的燃烧区进行了电弧超声喷涂。
电弧超声速喷涂工艺。
3.1喷雾范围：
三炉三次风口与下二次风口之间约3.8m高的水冷壁管和燃烧炉周围约84㎡的水冷壁管。
3.2喷雾的质量和技术要求
综合考虑了各种水冷壁抗高温腐蚀和耐磨性的方法，比较理想的是采用热喷涂技术。通过一系列准备工作，在XX年XX月3炉大修时，对其水冷壁进行了耐腐蚀耐磨超音速电弧喷涂。钢材表面保护涂层分为两类。其中之一是电镀铬、油漆和有机涂料等隔离涂层；另一种是阳极涂层，如电镀锌、热浸或喷涂XXCT合金等牺牲阳板，仍对该部位表面的钢铁具有防腐蚀保护作用，避免孔隙腐蚀、保护层下腐蚀及由此导致涂层脱落等，阳极涂层还兼有隔膜作用。
选用抗腐蚀涂层材料，除考虑其阳极性外(即选择阳极电位低于钢铁的金属成分)，要求其热膨胀系数与钢铁材料相近，塑性好，避免脱层，材料还应具有一定的抗腐蚀性能。选用一种或几种材料时，应进行喷雾试验、性能试验、对比试验等。
本发明所述喷涂材料为一种自发热材料XXCT，喷涂后涂层与基体金属表面产生原子扩散，形成冶金结合，涂层又形成粗糙表面，便于与工作层连接，提高涂层结合强度。喷涂材料的膨胀系数接近水冷壁管材料，使涂层在交变热应力作用下不会脱落，具有抗腐蚀、抗氧化、耐高温、韧性好、耐腐蚀、价格低廉等优点，喷涂厚度为0.8~1.0mm。下面是喷雾过程：
一、喷砂磨削：
基底表面在喷涂前必须清洁，不能有油污，并达到清洁毛化要求。其目的是使水冷壁表面呈现灰白色，金属表面呈现均匀粗化。基材表面粗糙度喷砂后应达到Rz40—80um。并且干燥，无灰尘，无油污，无氧化皮，无锈迹。选配磨料时，应根据基体金属的种类及涂层厚度，磨料必须干净，有棱角，以保证涂层与基体良好结合。
二、防腐蚀喷雾：
水冷壁采用超声速电弧喷涂技术，喷涂材料采用XXCT专用设计，喷涂厚度0.8~1.0mm。喷出表面均匀致密。水冷壁管经过喷砂处理后，应尽快喷涂，其间隔时间越短越好，在晴天或不潮湿的天气，间隔时间不得超过12小时；在雨天或潮湿或含盐的环境中，间隔时间不得超过2小时。必须在下列条件下进行喷涂：周围大气温度高于5℃或基体金属温度至少高于3℃，且在雨天、潮湿或有雾的环境中，必须在室内或在工棚内进行喷涂。
C.再加工：
如需防腐喷涂，必须加封孔剂，以防止腐蚀物质通过涂层的孔隙渗入，直接腐蚀基体材料，或间接降低防腐涂层有效厚度。采用硅铝粉作为封孔剂，喷涂后用喷涂方法在涂层上覆盖。
四、现场检查：
涂装完成后，应进行外观检查，涂装表面致密、均匀，颗粒细小，不得有起皮、起泡、大溶滴、裂纹、掉落等缺陷，影响涂装。厚度现场测量采用厚度测试仪，厚度达到要求，确保工程质量。
4.分析喷雾效果：
4.1喷浆前后锅炉运行分析
注意：以上参数受负荷及对比时间环境温度的影响，仅供参考。
结果表明，采用高温喷涂技术，可减轻水冷壁的腐蚀和磨损，保持水冷壁的洁净度，减少受热面上的积灰和硫化物硫酸盐的存在，提高水冷壁的传热效果，使炉内水冷壁的热量吸收大大增加，从而提高饱和蒸汽的产生量，使主汽温度降低，减温水使用量大大减少；由于炉内吸热量的增加使燃料的有效利用热量增加，使换热效果增强，使烟气温度降低，从而使炉膛温度和排烟温度下降，提高锅炉的热效率。
4.2喷涂前后的水冷壁厚度对比。
经停炉后测厚结果表明，喷淋前水冷壁的厚度测量结果为：

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