[發明專利]感應重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發電鍋爐管復合涂層的方法

有效

• 申請號: 201910601418.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110541137B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 曲作鵬;王海軍;田欣利;葉懷宇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/134;C23C4/06;C23C24/10
• 代理公司: 濟南光啟專利代理事務所(普通合伙) 37292
• 代理人: 李曉平

為解決鍋爐四管面臨的日益嚴重的高溫腐蝕問題，本發明提供一種感應重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發電鍋爐管復合涂層的方法，其利用溫度可控的高頻感應重熔過程中的寬頻熱區效應，即在管排剛移出高頻線圈重熔區后但仍處于紅熱狀態下，采用特殊結構的超音速等離子噴槍進行噴涂面層材料。由于高頻感應重熔的高溫既能使涂層密度達到最高，又能使雙界面間材料得以雙向充分擴散，再加上超音速等離子噴涂的高沖擊能量的輔助作用，從而實現了近無界面涂層??也就是擴散型冶金結合。

背景技術

隨著國家發展新能源戰略的加快實施，國內垃圾焚燒發電產業近年發展迅速。目前制約垃圾焚燒發電的技術發展的瓶頸問題就是鍋爐四管由于高溫腐蝕嚴重，爆管(管內的高壓高溫水及水蒸氣噴出)現象頻發。

而且，近年來國際癌癥研究中心已將二噁英列為人類一級致癌物，為防止垃圾焚燒過程低溫下二噁英二次污染的產生，新設計的生物質鍋爐國家標準現在已把鍋爐管排耐溫要求提高到700℃，且使用壽命達到6年以上。此要求下，位于鍋爐內最高溫處的再熱器管和過熱器管煙氣側工作溫度在800℃以上，進一步加重了管壁的劇烈腐蝕問題。

目前現有技術的解決辦法是：一般只對水冷壁管排表面進行防護，對再熱器管和過熱器管有些直接使用TP347不銹鋼，但是TP347不銹鋼不僅成本居高不下，且耐溫仍低于750℃。

從理論上說，如果使用高檔不銹鋼加厚管材，基本可以滿足此要求，美國等少數發達國家正是這么做的，但價格昂貴不符合我國國情，僅少數重要的熱力鍋爐可以做到；如使用普通不銹鋼如316L、310S等管材，在高溫下的使用壽命比鍋爐管專用鋼如20G等稍長但很有限。

國內目前普遍通過在合金鋼鍋爐管受熱面也稱膜式壁表面，堆焊不銹鋼或高溫合金如625合金來提高其耐腐蝕性，延長管排的使用壽命。普通不銹鋼的耐溫低于500℃，625合金的最大問題是溫度到達450℃將出現敏化現象，即只要超過此溫度，該材料的耐腐蝕性能快速下降，一旦使用溫度超過700℃其實際服役壽命只有設計壽命的50％，一般不超過三年。

由上可知，針對鍋爐四管面臨的日益嚴重的高溫腐蝕問題，目前國內外的技術手段只能解決700℃以下的防護問題，而對高溫腐蝕防護問題束手無策。顯然，開發能耐700℃-1000℃的高溫防腐涂層技術已迫在眉睫。

發明內容

為解決鍋爐管由于高溫腐蝕嚴重，爆管現象頻發的技術問題，本發明提供一種感應重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發電鍋爐管復合涂層，通過開發先進的高溫涂層技術，提升了鍋爐管的自身質量。

一種感應重熔與噴射一體化制備垃圾焚燒發電鍋爐管復合涂層的技術方案如下：

首先:感應重熔與超音速制備高溫復合涂層技術：

步驟1，在管表面用火焰噴涂的方法噴涂自熔合金(即以Ni、Cr、Mo、Ti、Fe、Cu、B、Si等元素為主的合金材料)制備底層；

步驟2，用高頻感應重熔的方法對底層進行重熔，在重熔的過程中同時制備面層：

利用溫度可控的高頻感應重熔(約1000℃)過程中的寬頻熱區效應，即在管排剛移出高頻線圈重熔區后但仍處于紅熱(約900℃)狀態下，采用特殊結構的超音速等離子噴槍進行噴涂面層材料(氧化物陶瓷粉與金屬陶瓷粉)，所謂特殊結構就是其送粉系統為雙通道、雙溫區系統，即將氧化物陶瓷粉與金屬陶瓷粉分別在各自的通道內加熱到各自的熔點后再混合噴在底層表面。采用鎳基自熔合金粉末做底層材料，采用金屬陶瓷粉末做面層材料。

由于高頻感應重熔的高溫既能使涂層密度達到最高，又能使雙界面間材料得以雙向充分擴散，再加上超音速等離子噴涂的高沖擊能量的輔助作用，從而實現了近無界面涂層--也就是擴散型冶金結合。

其中，涂層為底層(約0.5mm)和面層(約0.2mm)組成的復合涂層。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步闡述。