热喷涂技术在火电厂中的应用（二）

点击数：919发布时间：2015-12-05 09:08:31　

2、应用实例
2.1应用热喷涂技术解决吸(引、排)风机叶轮的磨损题目
    90年代初，除尘技术还比较落后，大多数企业采用水膜除尘，效果并不理想，烟气中粉尘含量较大，这些固体颗粒十分坚硬且锐利，而吸(引、排)风机叶轮从其焊接性能需要出发，通常采用16Mn、15Mnv等低碳钢合金材料，这些材料焊接性能好，但耐磨性能差，有些叶轮运行几个月就被磨薄，甚至磨漏，严重的把叶片磨断，有的电厂采用贴(涂)陶瓷的办法，但由于叶轮是在较高温度的烟气中运行，运行中又有颤抖，而陶瓷材料属热的不良导体，其膨胀系数与本体材料差异较大，有的在很短的时间内就出现了大面积脱落现象，使叶轮失衡，导致叶轮振动量加大，有的电厂采用堆焊铁05，由于这种材料硬度很高，又是采取的堆焊工艺，因此应力较大，有的甚至使叶轮变形，查阅国外有关资料，最好的办法是采取在叶轮表面上喷镀钼合金涂层，可以使叶轮的寿命进步4-6倍，钼是一种稀有金属，价格十分昂贵，技术上可行而经济上不公道。经过调研发现，我们国内已经研制出一种喷制耐磨涂层的专用合金材料，可以满足叶轮防磨的需要，其主要成份是高铬高碳加稀土。1997年8月，首次在铁岭发电厂2#机组吸风机叶轮的两个叶片上进行了试验，经过4000小时的运行(在没有电除尘的情况下)，涂层表面无任何划痕和磨损。因此，此项目在该电厂进行了推广使用。四台30万机组，八个吸风机叶轮全部做了类似的防磨处理，取得了令人满足的效果。1998年国内又研制了含有硼元素的高硬度耐磨材料，这样使叶轮的耐磨效果又大大的进步一步，用这两种材料喷制的涂层具有韧性好，硬度高(表面硬度可达HRC60)，又可喷制较厚涂层(2-3mm)，叶轮叶片表面状态的改变，“三度”(韧度、硬度、厚度)的进步完全可以使叶轮耐磨程度得到明显的进步。材料科学发展的同时，工艺技术也有了新的发展，由原来普通电弧喷涂发展为超音速电弧喷涂，采用这种工艺方法喷制的涂层致密度高，涂层与基体的结合强度都有大幅度的进步，这样选用优质的原材料加上先进工艺方法制作的防磨涂层，完全可以满足2-3个大修期运行的需要。
    应用此种工艺先后在辽宁铁岭发电厂、清河发电厂、黑龙江富拉尔基发电总厂、大庆油田热电厂、吉林双辽发电厂、河北一五零发电厂等单位推广使用，都取得了十分令人满足的效果；再加上除尘效果的改进和进步，使吸(引、排)风机叶轮的磨损题目基本得到解决。
2.2应用热喷涂技术解决锅炉“四管”硫化腐蚀及磨损题目
    锅炉“四管”(省煤器管、水冷壁管、过热器管、再热器管)所处工作环境十分恶劣。因此，爆管题目时有发生，对系统运行及人身安全造成极大的威胁。近年来爆管频率呈上升趋势，循环流化床锅炉管爆管频率更高，有的炉管甚至三个月的运行都难以完成；锅炉“四管”爆管题目亟待解决。如何解决?选用进口或国产优质耐蚀合金材料是最方便的防腐蚀、防磨损的措施，但是在火力发电厂中难以实现。这是由于电力设备消耗大量的金属材料，例如，一台与600MW机组配套的直流锅炉总重量达10750吨，其中，承受高温、高压作用的部分为3060吨，钢结构支吊件重5300吨，与俱腐蚀和磨损作用的烟气接触的空气预热器和烟道、风道重达2000吨，其它，钢制设备近300吨。高压水汽管道近1300吨，中压管道及低压管道(含循环水管)重3600吨，各种阀门管件重500吨，箱、罐、热交换器等重1000吨，其钢材用量17000吨以上。材料本钱增加，将直接影响发电本钱，这就势必影响企业的利润。基于上述考虑，除了核电站使用珍贵的耐蚀材料外，火电设备除了温度达到500度的部分设备管道使用低合金热强钢外，其它部位均使用碳素钢。因此，电厂不能依靠大量使用昂贵的耐蚀材料抵抗介质的腐蚀，只有靠做好防护工作来解决。
    在这此设备零组件的腐蚀与磨损题目上，锅炉“四管”的矛盾更加突出，依靠更新，抗资巨大，治不如防，必须立足做好腐蚀与磨损的防护上，这就要引进先进的工艺技术，在更新时做好防护工作，对易腐蚀和易磨损部位有针对性采取防护措施，对局部进行改性处理，喷制专用耐磨金属涂层，对锅炉“四管”的防护最早是西柏坡电厂采用美国生产的一种镍铬合金材料，价格昂贵。根据锅炉“四管”的防护需要，我国科研部分研究出了专用的合金材料，这种材料与国外同类产品相比质量性能完全相同，价格与国外相比大幅度下降；此种材料喷制的耐磨防腐涂层与基体的结合强度高达40Mpa以上，在70-1400℃范围内热膨胀系数为6.8X10—5／℃，与本体材料20#碳钢的膨胀系数为6.5X10—5／℃十分相近，完全可以防止涂层脱落。由于其成份为高铬高镍，这种材料极易在氧化性较强的介质中钝化，在涂层表面形成Cr203保护膜，这种保护膜具有很强的再生性。一方面对腐蚀气氛向涂层内的侵进起到阻碍作用，达到降低腐蚀速度，确保涂层对基体的保护功能。同时还可以阻止镍溶解形成硫化镍，保证镍金属的耐蚀性能，在诸多的金属元素中镍具有很好的耐蚀性，且在高温下这种合金几乎不氧化。因此，这种材料完全可以满足锅炉“四管”防护的要求。
    近几年来经大庆乙烯自备电厂、国电一五零发电厂实际运行验证了采用此种工艺和材料进行防护效果是十分明显的，降低了爆管的频率，使锅炉“四管”的寿命大幅度进步。热喷涂技术的应用在一定程度上缓解了燃煤电厂领导和职工的后顾之忧，以及由爆管而造成的担惊受怕的恐惧心理。甚至有的电厂职工和班组积极向领导要求推广使用此项技术，他们说，“喷上防护涂层把握”不是我们的说教使他们信服，而是先进的工艺，可靠的技术，严谨的施工，精心的组织而获得的高质量的涂层使他们信服，实践是检验真理和标准，也是各项技术是否先进可靠性能是优是劣的试金石。
2.3采用热喷涂技术解决管板式换热器腐蚀泄漏题目
    大庆油田自备电厂承担着大庆地区冬季供热任务，每年采热期承担供热任务的职工十分紧张，电厂领导也由于供热题目压力很大。由于大庆地处我国北方，冬季气温低且采热期长，而承担供热任务的六台管板式换热器由于设计上的先天不足，管板是低碳合金钢，在直径1．8米的管板上分布2730根φ19xl的18-8不锈钢管，由于两种材质电位差较大，因此管端与管板结合部位产生严重的电偶腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、换热器管程走水，壳程走汽，由于腐蚀而造成泄漏，水汽混合，导致热效率大幅度下降，设备出力不足，甚至使设备无法正常运行，不得不停下来抢修。固然工人们昼夜兼程快马加鞭。但这种现象只要发生，哪怕是几个小时也会有人反映到市政府，有关负责同道就会找到电厂的领导，供暧影响到大局。因此换热器腐蚀泄漏题目必须想办法解决。电厂先后找了设备生产制造单位，有关科研院所，得到的反馈是只有更新，换热器腐蚀泄漏的修复确[不难度很大，泄漏点多且密集，在难度不即是不能解决，电厂检验部和生技部的负责同道找到了我们，说“你们吸风机叶轮喷涂效果很好，振动量减少了，寿命也延长了，帮助我们解决了一个困难。现在我们又碰到一个困难，能否想办法帮助我们解决一下，就算 我们求援了”。然后把重要性和厉害关系又和我们说了一遍。由于这是一个新课题，我们确实没有 这方面的经验，由于电厂领导态度十分忠恳，我们就抱着试试看的心理把项目接受下来。一方面我们到国内有关部分进行调研，另一方面查阅有关资料，鉴戒国内外的一些作法。经过努力，终于制订出了一套解决题目的初步方案，即：采用热喷涂的工艺方法，选用与基材结合强度高的喷涂材料，再用一种既能增加金属涂层强度，又耐腐蚀，又耐较高温度，又能起到封闭作用的特殊材料进行封孔处理。为了慎重起见，先模拟性的制作出了一个样件(材质完全与换热器相同)。经过打压、加温试验完全满足加热器的运行要求。工艺方案通过了，经过2003年冬季的实际运行考验，达到了很好的效果，换热器腐蚀泄漏题目基本上解决。
    除上述典型的应用实例外，热喷涂技术在送灰管道，给煤机分离器、烟道、汽轮机防汽蚀以及各类磨损零组件在修复、强化等方面都有所应用。