防止電廠鍋爐管道腐蝕和磨損的新技術

叢輝

摘 要：管道磨損是電廠鍋爐腐蝕磨損中最突出的問題。本文簡要介紹管道的熱腐蝕磨損情況及其危害，重點概述在腐蝕防磨中應用的噴涂技術的特點及其在電廠鍋爐管道防熱腐蝕磨損上的應用效果。

關鍵詞：電廠；鍋爐；磨損；電弧噴涂；耐磨

近年來，隨著大容量機組投入運行， 鍋爐受熱面由于非正常運行引起的早期爆管頻繁發生，鍋爐管道受熱面高溫腐蝕和磨損已成為制約發電企業效益的主要問題.電廠鍋爐所使用的燃煤燃燒后能夠產生這些元素的氧化物，在運行時管壁發生氧化后形成Fe2O3，煙氣中的SO3與之發生反應生成復合硫酸鹽，導致管道受到熱腐蝕。電廠鍋爐管道管壁存在溫度梯度，腐蝕后管壁減薄或產生大量麻坑，另外爐膛內的高溫、高速煙氣攜帶大量灰粒和未完全燃燒的燃料顆粒使管壁產生沖蝕磨損，造成壁厚逐漸減薄，管道受到腐蝕和磨損聯合作用后使用壽命大大下降，尤其在燃燒器附近高溫腐蝕和磨損情況更加嚴重，最后的結果就是造成管道泄漏。探究鍋爐管道的防磨問題. 是直接關系到火電廠經濟效益的關鍵問題。

1 鍋爐管道中易腐蝕和磨損的部位、原因

1.1 鍋爐管道中易磨損的部位與原因

1.1.1 鍋爐金屬材料的磨損機理

鍋爐管道磨損一般分為粘著磨損、腐蝕磨損和沖蝕磨損三類，最為典型的是鍋爐的沖蝕磨損，影響磨損量的主要因素很多，通常情況下是運用 Neilson--Gilchrist理論就可以描述不同的沖蝕磨損特性。

1.1.2 鍋爐的磨損部位與原因

（1）磨損部位。鍋爐管道的磨損與鍋爐的結構、運行參數、材料特性等因素有關。易磨損的部位有受熱面管子、不規則的管壁區域和省煤器前幾排管子，以及金屬膨脹節、布風裝置等。

（2）磨損原因。1）煤質特性。燃用無煙煤和貧煤的鍋爐， 煤的燃燒困難， 容易產生不完全燃燒和火焰拖長， 形成還原性氣氛造成腐蝕性增強。 含硫量高的煤腐蝕性介質的濃度就越高， 同金屬管壁發生急劇反應的可能性也越大，從而腐蝕性越強；2）沖蝕磨損。由于沖蝕磨損的影響因素根多，目前缺乏普遍適用的技術來預測材料的磨損速率。另外，鍋爐實際運行參數、壓力之間的關系還沒有明確的聯系，因此需要建立經驗或半經驗模型，將實際磨損量整體用于平均磨損推導。而管道常見的磨損是局部快速磨損，必須建立有障礙物情況下的磨損模型，并且制定相應解決措施等方面有重要指導意義，采用讓管設計和防磨板設計等措施讓管設計可去除渦流磨損和反彈力磨損，有效達到防磨目的。

1.2 腐蝕原理與因素

（1）腐蝕原理。煤中的氯在加熱過程中以 NaCl形式釋放出來，產生了HCl 氣體，這些氣體在冷壁上發生凝結，凝結物使 Fe2O3 氧化膜發生破壞， 連同 SO3 和 O2 很容易擴散到管子金屬表面，造成鍋爐管道腐蝕。

（2）腐蝕的原因。1）管壁的溫度.燃燒器區域附近的水冷壁的熱流密度很大，溫度梯度也很大，對管壁的高溫腐蝕有很大的影響。 管壁溫度越高， 腐蝕速度越快。2）高溫火焰。煙氣中帶有微量的SO2、 SO3、 H2S、 HCl， 這些會對管壁產生腐蝕作用， 若高溫火焰沖刷水冷壁，極易被高溫火焰中的灰粒和未燃盡的煤粉沖刷掉， 露出新的表面， 從而使腐蝕與磨損交替進行。

2 二電弧噴涂技術在鍋爐管道管腐蝕和磨損防護中的應用

2.1 電弧噴涂工藝特點

防磨措施一般包括結構防磨、材料防磨和運行防磨三方面。電弧噴涂是材料涂層防磨的常用方法，廣泛被用于電廠鍋爐受熱面管道耐磨技術中。電弧噴涂的技術是利用自行研制的專用電弧噴涂設備，將耐磨， 耐高溫腐蝕的金屬合金絲材熔融噴涂至預先除銹的工件表面，形成電弧噴涂金屬涂層，使得鍋爐受熱面管壁免受高溫腐蝕和磨損.。電弧噴涂工藝簡單， 生產效率高，主要適用于發電廠、供熱和工業鍋爐管道受熱面高溫腐蝕和磨損的保護中，特別是適合電廠鍋爐管道受熱面的現場維修和預保護，不受工期影響，適應性強，而且涂層耐高溫腐蝕和耐磨損壽命長，提供鍋爐受熱面管壁使用壽命達10年以上。涂層與鋼材結合力可以高達40Mpa以上，能夠確保鍋爐在加熱、冷卻和長期工作情況下，達到不剝落。并且電弧噴涂設備靈活，適應性強，技術便于掌握，不需對工件進行噴涂前預熱和后加工，還有利于對現場焊縫和損傷部位即時進行修復。

2.2 電弧噴涂中存在的問題

由于涂層和基體熱膨脹系數差異大，容易造成大面積剝落：涂層的交接處厚度梯度過大，容易產生突起而形成新的磨損點；或者是由于噴涂絲材性能低，造成整體耐磨性差，壽命低。

2.3 電弧噴涂高溫防腐耐磨涂層技術要點

（1）打底層要封閉好。針對鍋爐受熱面部位熱腐蝕磨損失效機理，結合腐蝕磨損情況，通常情況下，選用耐沖擊磨損和抗高溫氧化性俱佳的高溫復噴打底絲作為打底層，利用高溫耐磨防腐蝕專用封孔劑進行封孔，設置過渡區域，過渡區域寬度為120～160mm，平滑過渡。

（2）涂層主要技術指標。CFB鍋爐管防磨噴涂運行若干時間后，有的涂層已被磨掉，很多部位還有殘留涂層，為了確保鍋爐安全運行，需要再次進行噴涂施工，在殘留層上繼續噴涂打底用的材料，這樣就可以很好地解決在殘留層上繼續噴的問題，可以能大幅度提高與基體的結合強度，在高溫運行中不會出現脫落現象。如果發現金屬熱噴涂層一般都會有毛細孔，沒有做好封閉，煙氣的腐蝕性成分就會滲入而破壞基體，甚至會使涂層剝落。

2.4 對高溫防腐耐磨涂層的要求

涂層必須耐高溫腐蝕和耐磨損.使用壽命長.噴涂后應能保證鍋爐受熱面管壁使用壽命達10年以上。涂層與鍋爐管材的熱膨脹系數要大致相同，確保在熱脹冷縮和長期工作情況下.涂層不起皮，不開裂，不剝落，要保證涂層熱傳導系數要好，確保鍋爐傳熱效率不受影響，保證機組運行的經濟性。

利用先進的電弧噴涂技術解決鍋爐管道的腐蝕并使其延壽，是非常有發展潛力的，是今后解決鍋爐管道泄漏事故的先進方法，該項技術可以減輕電廠鍋爐檢修的勞動強度，提高檢修質量，縮短檢修工期，提高電廠經濟性， 也是未來鍋爐檢修技術發展的必然趨勢.

參考文獻：

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