CFB锅炉四管防磨防腐技术方案

CFB锅炉受热面防磨防腐技术及施工方案电厂CFB锅炉水冷壁、过热器及省煤器等受热面部位，在运行时具有高流通量、高含尘量、温度低、床料介质硬度大等特点，因而锅炉系统设备易受远远恶劣于煤粉炉的强烈冲刷磨损，设备管壁减薄快速，使用寿命缩短，为确保锅炉安全、稳定、经济运行，以达到长周期运行的目的，对以上设备各受热面部位采取有效的防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况，结合我公司长期从事该行业的实际施工经验，针对贵厂锅炉的具体炉型和各设备的设计工艺参数，经本公司工程技术人员认真分析，对上述设备进行防磨防腐技术设计，采用超音速电弧喷涂技术进行防护能获得良好的效果。一、失效分析A 炉膛水冷壁部位在水冷壁管受热面部位，不但受到严重的高速高浓度含床料、燃料气流的强烈冲刷、磨损，而且存在严重的涡流效应和切割效应，其次还伴有一定程度的高温氧化和热腐蚀。涡流效应是发生在烟气转向部位，由于固体颗粒的惯性作用，局部磨损极为明显，尤其在炉膛四角处水冷壁表现更为恶劣，由于该处形成边壁流，物料汇集此处较多，受到不同角度的物料冲刷机会较多，所以磨损特别严重；而切割效应体现在护墙根部水冷壁管处，其主要原因是由于护墙的顶部提供了一个平台，当焦渣以较高的速度下降到该平台时，会产生反弹，其中往水冷壁管侧反弹部份，对壁管就产生了严重的切割效应，产生的局部磨损相当严重。烟道出口水冷壁部位则受到了烟气拐向时，由于固体颗粒的惯性作用而引起强烈的冲刷、磨损。 B 过热器、再热器部位过热器部位是以高温含尘烟气的不均匀冲刷磨损为主要失效形式，并伴有一定程度的高温腐蚀。由于位于水平烟道及附近区域内，烟气流速较大，据有关研究资料表明，冲刷磨损量大约与气流速度的3.6次方成正比。另外由于所处烟气温度较高，故存在碱金属盐的腐蚀，加重了管壁减薄的速度。C 省煤器部位省煤器部位失效原因主要是受到高速含尘烟气的不均匀冲刷磨损，省煤器部位由于管排间距小，流经风速大，且由于所处烟气温度相对较低，固体颗粒硬度高，因此所受不均匀冲刷磨损相当严重。同时存在一定程度的腐蚀，主要是硫酸盐腐蚀及硫化物、硫化氢引起的腐蚀。在上述多重因素共同作用下，设备受热面管从外向内不断地被冲刷、磨损和氧化、腐蚀，使之逐渐变薄，当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。二、涂层设计针对上述管壁失效机理，我们设计制作由双层涂层构成的复合防护层，即采用超音速电弧喷涂技术，工作层材料选用硬度特别高、耐冲刷磨损性能优异，同时具备抗高温氧化和热腐蚀性能好的HDS-88A金属合金丝材，面层采用KM型高温耐磨防腐专用封孔剂封孔，此复合涂层具有优异的抗磨损、耐腐蚀性能，结合强度高，涂层边缘设置过渡区域，使涂层与非涂层平滑过渡，无凹凸平台。经过以上设计，能够满足防护要求。三、主要技术指标1、HDS-88A金属合金涂层厚 度：0.6-0.8mm左右粒子速度：386m/s结合强度：55MPa硬 度：HRC69抗高温氧化性：+12.16mg/cm2（750氧化250h）孔 隙 率：0.9%基体温度：100工件变形性：不变形，不改变母材表面金相组织结构和理化性能2、高温耐磨专用封孔层工作温度：1000耐 磨 性：10mg/1000r结合强度：6 MPa厚 度：0.05-0.1mm左右四、超音速电弧喷涂设备与技术简介1、设备简介FLEXI ARC 200电弧喷涂设备是一种以各种实心线材和特殊粉芯线材为原料，广泛应用于各种表面的抗腐蚀和耐磨损处理的电弧喷涂系统，其粉芯线材经过特殊熔化。由于客户所需要的实芯线材不同，所以各种模具也有所不同。高能密度和特殊加工的电弧使FLEXI ARC200能够充分熔化金属管及其内部的粉芯。FLEXI ARC 200可以实现傻瓜式自动喷涂，这个电弧喷涂系统符合CE-standard标准，并且包括以下模块。便携式电源可以旋转的送丝装置手动喷涂设备管线集成件包括绝缘导向管2、技术简介超音速电弧喷涂技术是我公司通过引进先进设备和技术开发的金属热喷涂新技术，被美国、日本等发达国家列为二十一世纪表面工程关键技术。该喷涂技术采用燃烧于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为粒度细小、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、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达55MPa以上。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、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂粒子到达工件表面时温度不足100工件不会变形，可获得高质量的涂层。五、喷砂技术说明1、喷砂对基体表面的作用（1） 净化表面：去除被喷表面的各种污杂物，特别是油脂、污垢、氧化皮、铁锈、油漆涂层等，表面显示均匀的金属光泽，以利于熔融粉末与基体表面的粘合吸附（分子的溶解和扩散）。工作面清洁度达到GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级中规定的Sa3.0级。（2）粗化表面：热喷涂涂层与基体的结合以机械结合为主，这就要求基体前处理不仅要除油除锈，还要粗化表面，使用面具有一定的粗糙度。表面粗糙度达到GB1031-1995表面粗糙度参数及其数值中规定的RZ6090m。2、粗化处理的目的（1） 增大喷涂层与基体的接触面积，提高结合面的粘合吸附力。（2）增加涂层材料与基体表面的填塞嵌合，锚合咬合作用，以加强涂层与基体的附着力。3、活化表面喷砂使被喷涂表面形成活化能力：如晶格缺陷、塑性变形，产生一定的应力状态，以利于增加喷涂粒子与基体表面化吸附力，提高喷涂颗粒与基体的冶金结合能力。活化效果分析如下：（1） 喷砂使工件表面在经过砂粒的反复打击后形成一定的残余压应力，尽管该应力数值极小，但对于松驰工件在喷涂过程中涂层热应力，对提高涂层的结合强度有利，同时也可以提高工件的抗疲劳强度。（2） 喷砂可除去工件表面上的有机污杂物和氧化层，并能增大金属表面晶粒的塑性变形和造成晶格缺陷，使基体表面处于容易发生化学反应的状态，有助于喷涂颗粒与基体表面间的物理化学结合进行。所以工件喷涂前进行喷砂处理是极为必要的，而且喷砂后的工件应尽快进行喷涂，时间越短表面活化效果越好，涂层质量越高。六、HDS88A金属合金丝材说明超音速电弧喷涂采用硬度特别高、耐磨损和抗高温氧化腐蚀性能优异的HDS-88A金属陶瓷丝材，是一种非金属态产品，其中所含的Ni元素具有良好的延展性，使涂层与锅炉管有着几乎相同的热膨胀系数，避免了由于热应力引起的涂层开裂和剥落；Cr3C2是一种优良的金属陶瓷，在高温下化学性能稳定，硬度高、耐磨性的，且具有一定的拒高温融熔玻璃体附着性能即抗结焦性能；材料中还佐有Co、Ti、B、Mo、Al、微量稀土等元素，帮助进一步改进涂层性能，提高耐高温氧化、抗热腐蚀等方面性能；所含自融性介质，较一般合金更易雾化，参与制作的涂层细腻，孔隙率低，是所有金属陶瓷中应用于制作高温涂层的最佳选择。喷涂完后由于涂层中还含有残留的部分自融性材料，涂层运行一段时间后，由于受热而与基材间形成了一种亚冶金结合结构，从而结合强度更高，特别耐磨；该金属合金陶瓷材料热导率与锅炉钢材料热导率相近，且厚度不到1mm，因此不会影响传热效果。七、KM型高温耐磨专用封孔剂说明KM型高温耐磨专用封孔剂系采用超硬新材料，合成新工艺，以及粒子的配级等技术精心加工、配制而成，在常温下可快速固化，高温下形成坚硬的陶瓷体。其高温耐磨性好，导热系数大，抗蚀性强，与金属表面粘结具有极强的吸附性和热震稳定性，不脱落、不出现裂纹等特点。用其对金属热喷涂涂层表面进行封孔，能有效渗透、浸湿涂层孔隙，并在高温下逐渐陶瓷化，使整个涂层更致密，阻止介质中的有害成份通过微小的涂层隙进入涂层内部，能获得有效封闭毛细孔的效果。八、施工条件为了作好施工准备工作，其施工需要具备以下条件：1、电源： 380V 20KW 三相交流电2、气源： 气压0.50.6MPa 流量5m3/min 3、平台： 长4m（最少3m） 宽2m（最少1.5m）4、喷涂工件的位置离主机放置位置的距离不超过15m5、提供施工部位所需的脚手架九、施工工艺施工工艺流程：表面预处理喷砂作业喷涂作业预测厚度封孔自查、清场1、表面预处理：首先清理各工作表面上的浮灰、渣等杂质。2、喷砂作业：用喷砂机对工作表面进行喷砂处理，达到表面干燥、无灰尘、油脂、污垢和锈斑，表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3.0”级，露出金属光泽，表面粗糙度达到GB11373中规定的“Rz50-90m”。3、喷涂作业：对喷砂后的工作面进行喷涂作业，涂层表面要求平整、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%。4、