新型火电厂锅炉水冷壁防护涂层性能研究.pdf

栽j墼火，电广镐期：冷壁防拍涂层性雒硼奔

刘爽1，徐润生z，刘晓明
(1．内蒙古Z-业大学材料科学与Z-程学院，内蒙古呼和浩特010051；
2．内蒙古电力科学研究院，内蒙古呼和浩特010021)

摘要：为解决火电厂锅炉水冷壁热腐蚀问题．采用高速火焰喷涂技术首次制备出Fe—A1／SiC复合涂层，
并对涂层的结合强度、显微硬度、抗热震性能和耐热腐蚀性能进行了研究。结果表明：Fe—AiC复合涂层
基体为Fe—A1相(Fenl、FeA1)，SiC硬质相分布于涂层之中，与基体结合良好。整个涂层组织致密，呈现
典型层状特征．具有较高的结合强度和显微硬度．孔隙率低，具有优异的抗热震性能和耐热腐蚀能力。经
过150h涂盐热腐蚀后，Fe—AiC复合涂层的腐蚀增重只有20号钢的30％左右。涂层材料成本低廉，便
于现场使用．应用前景广阔。
关键词：高速火焰喷涂(HVFS)；Fe～A1／SiC复合涂层；热腐蚀；抗热震性能；
中图分类号：TK223．3+1文献标识码：A文章编号：1004．9649(2007)04．0037．05

研究．为实际应用提供了依据l4l。
0引言
1试验材料与方法
我国是一个火力发电的大国．随着越来越多的
高参数、大容量机组投入运行，锅炉受热面的运行工1．1试验材料
况更为苛刻，锅炉“四管”(水冷壁、过热器、再热器、喷涂试样基体选用正火态20号钢喷涂用粉末
省煤器)问题一直是锅炉事故的主要因素．其中由材料为从北京矿冶研究总院购买的Fe粉300目．Al
水冷壁的热腐蚀而产生的爆管最为严重．成为火电粉300目．还原Ni粉300目．SiC购买国药集团化
厂安全生产的主要隐患⋯．严重影响了电厂的安全学试剂有限公司生产的绿色碳化硅．纯度98．5％．研
运行而利用热喷涂技术在受热面管道上喷涂耐热磨筛分至300目，涂层配比见表1。
腐蚀的涂层，是一个经济高效的解决办法因此，开
表1Fe—AI／SiC复合涂层喷涂材料配比
发出性能可靠、经济实用的防护涂层是目前需解决
Tab．1ProportionofFe—AI／SiCcompositecoatingspraying
的问题
materials
Fe—Al合金具有优良的抗高温氧化和抗硫化
％
性能，体积质量低，不含贵重合金元素．成本较低，
经济实用利用热喷涂技术在结构材料上喷涂Fe—Al
复合涂层，既能解决其难以加工成型的问题．又能
充分发挥涂层优异的高温耐蚀和耐磨性能L2-3~而且
Fe-A1合金导热性能好．能够与锅炉钢基体良好地1．2试验方法
结合．成本低廉，制备方便．非常适合用于我国治理高速火焰喷涂设备使用成都市长诚热喷涂技
水冷壁管道的热腐蚀问题．具有广阔的工业应用术有限责任公司研制的CP一3000高速火焰喷枪并
前景。配以相应的设备喷涂工艺参数为：氧气压力
该文以20号钢为基体，采用高速火焰喷涂技术O．75～1．OOMPa、乙炔压力O．1l～O．13MPa、空气压力
开发出新型Fe—A1／SIC复合涂层．并对涂层的结合O．4MPa。喷涂厚度0．5H1H1。
强度、显微硬度、抗热震性以及耐热腐蚀能力进行了结合强度测试采用对偶件拉伸试验法．按照

收稿日期：2006—09—21：修回日期：2006—12-21
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50235030)
作者简介：刘爽(1982．)，男，山东淄博人，硕士研究生，从事高速火焰喷涂Fe—Al复合涂层性能研究。

E—mail：[e-mail]

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GB8642—88标准在WE一10A万能材料试验机上进
行测试．共测试5个试样．取其平均值作为涂层的结
合强度在HVS一1000显微硬度测试仪上测试复合
涂层显微硬度．共在涂层表面取10个点．每点间隔
0．5m，载荷200g，作用时间20s，取各点平均值为
涂层的显微硬度值抗热震性能的测定采用定性分
析法．将喷涂好的3个试样放入箱式电阻炉中．加热
到700℃．保温10～15min取出．迅速投入室温水中
冷却(水温20℃)．待水面平静后取出，用肉眼观察

试件表面涂层有无裂纹产生或块状剥落．将第1次出a)涂层与基体结合处
现宏观裂纹或涂层剥落的次数定为涂层失效次数
热腐蚀试验采用坩埚腐蚀增重法测定复合涂层的腐
蚀速率，热腐蚀温度为650℃，总的腐蚀时间为150
h，试验选用摩尔比为7：3的Na2SO+K2S0饱和水溶
液试验前．将饱和溶液刷涂于未封孑L试件表面上，
刷涂盐膜的量达2．0～3．0mg／emz．然后在高温下烘干
0．5h以后称重刷涂并烘干称重后的试件放在坩埚
中．连同坩埚架一起放进电阻炉．在650℃下加热并
保温10h待冷却后取出称重．然后再涂盐、烘干、称
重、腐蚀，重复上述步骤，记录每次增重值。腐蚀增重
b)涂层
的数据以下式处