锅炉喷涂应用

山东神腾电力建设有限公司 超音速电弧喷涂应用于CFB锅炉防磨 在CFB锅炉中，固体物料浓度是煤粉锅炉的几十倍到上百倍，炉堂内受热面管壁经受物料的冲刷磨损和撞击磨损，因此锅炉受热面的磨损问题特别严重。新建CFB锅炉?般运行半年左右就会发生炉堂内受热面管子爆管，对于特别严重磨损部位甚至运行几个月就磨穿。因磨损造成的事故约占锅炉停炉总数的30％以上，磨损已成为CFB锅炉稳定运行的最主要问题，造成非计划停炉次数增多，电厂效益大大降低。采用超音速电弧喷涂耐磨层的方法对CFB锅炉受热面进行防磨处理，通过喷涂防磨涂层增加厚度延缓磨损时间来延长锅炉运行周期，是一种技术经济性比较好方法。但在实施超音速电弧喷涂的招标技术文件制定、施工技术与管理、验收检测等全过程当中存在一些技术问题，这些问题处理不好将直接影响到喷涂耐磨层的效果。本文对这些问题进行技术分析并提出解决问题的技术措施和建议。这些技术措施或建议可以在组织CFB锅炉防磨工程中加以注意并解决落实，最终有益于大型CFB锅炉的长期、安全、稳定运行。   2超音速电弧喷涂简介   

锅炉喷涂将熔化的耐磨合金丝材用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺艺。普通电弧喷涂存在自身的不足，即喷涂粒子速度低，结合强度不高，粒子粒度较粗，涂层孔隙率高等，其涂层质量不及等离子喷涂和超音速火焰喷涂，使得电弧喷涂技术的应用受到一定的限制。   近几年，超音速电弧喷涂技术的出现解决了电弧喷涂技术发展中的诸多难题。超音速电弧喷涂技术的基本原理是：依据空气动力学原理，采用拉戈尔喷管技术，优化喷枪设计，使气流速度超过340m／S，从而使喷涂粒子的速度超过或接近音速，提高了金属粒子的雾化效果；在喷枪的冷却上成功地采用气冷方式，不仅解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，而且提高了气流的能量，并有利于提高粒子的速度，达到改善喷涂涂层质量的目的。   3超音速电弧喷涂用于OFB锅炉防磨施工容易存在的问题   3．1夹芯丝材问题   国内采用电弧喷涂的方法，所选丝材也参差不齐，有的采用复合涂层，有的采用单一优质材质如LX88A夹芯丝材。丝材的选用一般由施工方按质量保证来选择，但丝材的选用往往没有与保证的耐磨层使用年限配套，换句话说选用的丝材品种对应的保证耐磨层使用年限(几年)没有写入双方协议文件中。   3．2涂层厚度问题   往往笼统地协议一定厚度如0．5-0．7或lm，涂层厚度的选定一般由施工方按质量保证来选择，但涂层厚度的选用往往没有与保证的耐磨层使用年限配套，换句话说选用的涂层厚度与对应保证的耐磨层使用年限(几年)没有写入双方协议文件中。3．3无损检测涂层厚度问题无损检测涂层厚度是现场可借助工具的涂层质量验收项目。具体检验方法往往被合同双方忽视，没有在协议文件中明确由施工方负责验收方法和工具。施工完毕后对涂层连简单的测厚也无法验收。   3．4施工及验收存在问题   没有施工工艺及施工组织设计，业主方无所适从，业主无法配合做好防止污染和一些安全措施。双方没有约定好现场验收项目和现场对业主的锅炉管子喷涂试件送检项目。施工方甚至没有在现场制作喷涂试件供业主检验和存档，双方没有约定喷涂试件检验合格的的理化指标标准以及检验费用由哪方负责(此种对施工方喷涂试件质量检验必须由业主送往专业单位检验以显公正)。上面已讲过，施工完毕后对涂层连简单的测厚也无法验收。硬度测不测?   外观质量怎样检查?这些都是问题。   3．5质保方面存在问题   没有在协议文件中处理好质保期、质保金、喷涂层的使用寿命(年限)、保修年限之间的关系。没有在具有法律效力的协议文件中明确要保证的耐磨层使用年限配套的免费服务。   质保期(一年)到期后质保金即付清，再出现质量问题如何保修?至少要靠具有法律效力的协议文件(合同)来作为索保依据。   3．6喷涂区域和喷涂面积计算问题   视锅炉大小、磨损部位喷涂区域应有不同选择。另外对喷涂区域没有注意进行必要的检查，如没有检查鳍片上的安装割口补焊焊缝及分溅疙瘩，也没有检查炉内安装焊缝和焊接在水冷壁上的吊环等临时安装焊件，这些凸起残留物将严重影响喷涂质量。   喷涂面积计算公式没有写入双方协议文件中验收时无所适从。施工方提出的估算公式太粗糙，与实际出入较大。   4技术分析与措施   4．1选用的丝材品种与涂层厚度   选用的丝材品种与涂层厚度对应的保证耐磨层使用年限应写入双方订立的协议文件中，目前国内丝材保证耐磨层使用年限大多为i-i．5年(年满负荷运行6500小时左右，若锅炉负荷长期带不满或运行小时少则耐磨层使用年限可达2-2．5年日历年)，若要保证耐磨层使用年限2．5—3年那么在1．5年后还要再喷涂一次。招标书的技术要求及投标方对技术要求的响应写入技术协议。招标书应明确要求涂层可经受几年以上的运行磨损。就目前的种种丝材来讲，涂层厚度对CFB锅炉至少应在0．8聊以上。   施工方需提供喷涂材料(丝材)的当月批量生产质量证明，无当月生产质量证明不准开工。   根据锅炉大小不同、炉型不同、煤种不同、运行参数不同、采用丝材不同，喷涂层的使用寿命也不同。某些镍基和钻基的碳化钨以及NiCr—Cr。C。，粉，它们的涂层具有很好的耐磨性而被广泛应用，但它们采用的喷涂方法足等离子喷涂，超音速火焰喷涂或爆炸喷涂，这些方法费用昂贵，又不便于现场施工。基于此，LX88A只针对电弧喷涂方法。LX88A是国内公司自行研制开发的第二代丝材产品，涂层具有优异的抗冲蚀、抗磨粒磨损及抗高温性能，达到或超过HVOF喷涂NiCr—Cr3C2涂层。LX88A是针对在高温环境中经受严重颗粒冲蚀和磨粒磨损兼有的工作表面、并采用电弧喷涂工艺进行有效强化而设计制造的喷涂材料，可喷涂较厚的涂层，即使到2m，其结合强度并无显著变化。超音速电弧喷涂LX88A丝材时，最大粒子速度为350m／S。LX88A采用了特种陶瓷组份，在喷涂过程中形成硬度极高的硬质相及塑性金属相，从而使涂层既有硬质陶瓷相，又有包围这些硬质相的金属粘合相，构成抗磨『生能优异的涂层体系。涂层与基体结合强度高、热膨胀系数基本一致，抗高温低应力磨粒磨损、冲蚀磨损性能好。该涂层0．8-im厚度可使燃用煤矸石和劣质煤的CFB锅炉水冷壁及屏式受热面经受1-1．5年的运行磨损(年满负荷运行6500小时左右，若锅炉负荷长期带不满或运行小时少则耐磨层使用年限可达2—2．5年日历年)。该涂层0．5—0．8mm厚度可使燃用煤粉的电站锅炉水冷壁及屏式受热面经受3—4年的运行磨损。   4．2验收与检测   在协议文件中应明确由验收项目、验收标准并明确施工方负责现场验收方法和提供工具。现场验收至少包括：外观质量检查、测涂层厚度。涂层与管壁不得出现凸台，边沿需平滑过度。   对于无损检测涂层厚度是目前的难点，目前非磁性测厚、超声测厚、涡流测厚等方法对喷涂涂层来说都不太使用，所测厚度不准确。常常根据丝材用量、所选喷涂参数、喷涂速度等大致估算所喷涂层厚度。如果想准确测量需采用破坏的方法。所以近似的测量方法应在合同中约定。可考虑用钢板尺配合塞尺测lmm涂层厚度。   施工方应在正式施工前在现场制作与受热面管子同材质的喷涂试件供业主检验和存档；初步验收项目包括：外观质量检查、测涂层厚度；对喷涂试件初步验收合格后方可进行大面积施工。   喷涂试件理化指标检验标准和送检项目应在招标文件中规定由投标方填写并作为评标技术参数。对在施工现场制取的喷涂试件(理化指标)质量检验必须送往专业单位检验且费用较大，检验费用和送检项目由哪方负责要在各种文件中明确；但必须由业主送往专业单位检验才能显示公正和严明。另外，只要将保修的耐磨层使用年限写入双方协议文件中也可不必做此喷涂试件理化指标检验，使用年限的质量主要靠保修和售后服务来解决，这种费用较大的喷涂试件检验可以不做。特别是结合强度的检测是还要带上丝材去，由检测单位喷涂制样，只在丝材的研发阶段和批量抽样时才做此项检测。   4．3施工与质保方面   施工前施工方必须编写施工工艺及施工组织设计并制作喷涂试件，经业主、监理等方认可后方可施工，同时业主配合做好通风以防止喷砂粉末和喷涂烟气污染。应在具有法律效力的协议文件中明确：质保期一年、喷涂层的使用寿命(年限)卜1．5年、免费保修年限应与使用寿命(年限)同期。免费保修应指的是免人工、材料等费用，在业主机组大、d,ll备修时进行维护和修复。施工完毕，施工方应定期进行施工质量回访跟踪服务，了解喷涂与不喷涂的受热面的差异，计算喷涂层的磨损寿命，掌握电弧喷涂材料的优缺点，以便于产品改进。   4．4喷涂区域选择和喷涂面积计算公式   CFB锅炉沿炉膛高度方向锅炉制造厂设计的耐磨材料终结处以上0．8_-2米高度区域(各直角处两侧宽半米区域再加高半米)，以及炉膛上部屏式受热面锅炉制造厂设计的浇注料终结处以上0．8—2米高度区域和在上述两区域边缘的安装焊缝上’F300mm范围的受热面皆需喷涂。视锅炉大小高度有不同选择。对炉膛内的压力表、温度表、取样和风口等孔洞耐磨材料终结处附近区域增强防磨。另外对喷涂区域必须注意检查以下事项否则会影响喷涂质量：鳍片上的安装割口补焊焊缝及分溅疙瘩必须打磨到与母材平滑；炉内安装焊缝必须打磨到与母材平滑；焊接在水冷壁上的吊环等临时安装焊件必须割净并打磨与母材平滑。   单面管排喷涂面积计算公式：   A=[n(1．570 Dw一6)+(S—Dw)(n一1)]h(m2)A一单面管排喷涂面积(mbn一管排中管子数量DW一管子外径(m)S一管排中管子节距(m)h一喷涂管排高度(m)8一鳍片厚度(m)5结论采用超音速电弧喷涂耐磨层的方法对CFB锅炉受热面进行防磨处理，是一种技术经济性比较好方法。对实施超音速电弧喷涂存在的一些容易忽视的技术问题在组织CFB锅炉防磨工程中务必加以注意并采取上述技术措施加以解决。这样，超音速电弧喷涂l拘正确推广应用将能有效地防止CFB锅炉受热面的磨损泄露。