针对电站锅炉耐热钢管材(12Cr2MoWVTiB) 在燃煤烟气下的热腐蚀机制，设计了几种Ni - Cr系涂层；对不同涂层结构和不同热喷涂工艺制备的涂层试样，进行了硫酸盐热腐蚀动力学对比试验。结果表明，等离子喷涂双层复合涂层具有最好的耐蚀性能；对等离子喷涂和线材火焰喷涂的两种Ni - Cr系涂层采用胶结拉伸法进行了结合强度对比试验，并分析了两种Ni - Cr 系涂层的横断面形貌，结果表明等离子喷涂双层复合涂层的缺陷和孔洞明显较少，结构较为致密，其结合强度远远高于线材火焰喷涂的单层Ni - Cr 涂层。
12Cr2MoWVTiB 过热器管材在锅炉燃烧的服役过程中，受到含有大量飞灰成分和较高硫分(H2S ,SO2 ,SO3 等) 高温烟气的持续作用 ,易与飞灰中的金属氧化物 (如 K2O ,Na2O 等)发生化学反应 ,生成低熔点 Na2SO4 - K2SO4 熔盐 ,吸附在炉管表面 ,并与表面的 Fe2O3 进一步发生作用 ,生成熔点约 600℃的三元共晶复合熔盐[ Fe2(SO4) 3 - K2SO4 - Na2SO4 ] 。 由于过热器炉管表面温度高于熔盐的熔点 ,熔盐常以熔融态沉积在炉管的表面 ,导致管材发生以电化学机制为主的热腐蚀 ,其腐蚀速率远高于一般的高温氧化或硫化,是导致电站锅炉早期“爆管”的重要原因之一 。
运用
热喷涂技术在锅炉钢管表面制备一层耐蚀和抗磨损的涂层 ,正逐渐受到电站和其他锅炉用户的重视。采用的热喷涂工艺有电弧(Arc) 和线材火焰喷涂(FWS) 、等离子喷涂(APS) 和超音速火焰喷涂(HVOF) ,Arc 和 FWS 喷涂相对而言较低 ,易于现场操作 ,但涂层质量不如 APS 和 HVOF ,在一些苛刻环境下服役的可靠性较低。APS 射流温度高 (约 10 000℃) ,速度高 ,可喷涂材料广泛 ,可制备各种陶瓷或金属陶瓷复合涂层 ;HVOF 的特点是速度高 ,涂层致密 ,但焰流温度较低 ,难以喷涂一些难熔金属和陶瓷等高熔点材料 ,且喷涂成本高 ,应用范围有限。
有关 Arc 和 HVOF 涂层的研究近年来已有较多报道。本研究主要从设计不同的 FWS 和 APS 耐热腐蚀涂层入手 ,通过硫酸盐热腐蚀动力学对比试验和结合强度对比试验 ,分析喷涂工艺和涂层结构对 12Cr2MoWVTiB 锅炉管材涂层耐热腐蚀性能和结合强度的影响规律 ,从而优选出较好的热喷涂工艺和耐蚀涂层。
