超音速电弧喷涂防磨防腐技术方案,施工方案(煤粉炉)
超音速电弧喷涂防磨防腐技术方案
煤粉锅炉受热面管由于长期受高温含尘气流的冲刷，表面腐蚀磨损情况相当严重。为解决冲刷磨损及腐蚀问题，目前最为有效的途径是采用超音速电弧喷涂技术在管壁外表面制作防磨防腐涂层。并在该涂层涂上耐高温金属纳米电弧喷涂涂料，形成致密复合涂层，效果良好，使用寿命可达5年以上。
<一>煤粉锅炉受热面的失效分析
煤粉锅炉遭受腐蚀的部位通常是水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤气管，即所谓“四管”。这些部位在煤粉燃烧过程中，直接与火焰及燃烧产物接触，经受高温、腐蚀、磨损和应力的共同作用而失效。
我国现役机组发电装机总容量接近3亿千瓦，但90﹪以上为200-300MW亚临界以下的机组，其中超期服役机组2500万KW。这些机组过热器和再热器大多由低合金钢管制造（如G102，12CrMo,T11,T12等）。材料的因素加之运行中恶劣条件，导致较多的早期爆管情况。局部统计表明，锅炉爆管引起停机抢修时间约占整台机组非计划停用时间的40﹪以上，占非计划用时的70﹪以上。锅炉爆管不仅严重影响发电机的正常运行，同时给电厂造成重大的经济损失。
引发锅炉爆管的机因十分复杂。管材制造、冶金质量、安装、焊接等原始质量问题。也有运行中内壁承受高温、高压，外壁经受高温
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燃气腐蚀，颗粒冲蚀、直至运作制度、管理与维护等，这些因素不下十几项，但90
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﹪左右的爆管本质原因是管材经高温、腐蚀、磨损和应力的共同作用，出现材料的损伤和裂纹扩展所致。
在繁多的失效因素中，应力损伤、蒸气管内腐蚀、疲劳等属于取材、制造、加工、维修和运行管理等原因有关，而腐蚀（高温氧化，熔盐和硫的腐蚀，应力腐蚀）和有关磨损则是表面工程技术可关注与设法解决的对象。
高温氧化是指炉管在炉内1200℃上下的火焰中，构成炉管的金属元素（主要是Fe）与氧发生反应，生成氧化物，氧化物在相组成、结构等方面与原质材料的不相容而产生应力，最终脱层而减薄炉管。
硫腐蚀则是燃煤中的S被氧化生成SO2或SO3，在空气系数较低或烟气含量增高时，遂而转化成H2S，后者与炉管的Fe元素生成FeS,造成炉管脱层。
热腐蚀是硫化物在其露点温度形成含S熔盐，熔盐呈液态，与管壁接触，从而它是更严重的一种腐蚀。
冲蚀则是在烟流中所夹带的灰渣对炉管表面的冲刷，它是一种物理过程，其冲刷磨损主要是因高温，高速含尘气流冲刷所造成。在上述多种因素共同作用下，对炉管造成严重危害。 <二>超音速涂层设计及技术指标
选用硬度高，耐磨防腐性特别好，同时具备抗高温氧化的材料来制作涂层，并采用高温金属钠米电弧喷涂涂料对金属涂层表面进行保护处理，保护层在高温下逐步形成光滑致密的电弧喷涂层，可阻止空气中的氧气通过微小的涂层空隙进入涂层，内部以及起到较好的防结焦功效。即采用超音速电弧喷涂LX88A（NiCr-Cr
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C2）合金丝材加金属纳米电弧喷涂涂料技术制备高硬度的复合涂
层超高耐磨可达到理想的防磨效果，其技术指标如下： 项目名称 化学成分 结合强度 涂层硬度 涂层工作温度 基体温度 厚度 粒子飞行速度 涂层均匀性 磨损量 抗高温氧化性 涂层孔隙度 线膨胀系数 导热系数 使用寿命 <三>超音速技术简介
超音速电弧喷涂是我公司引进的金属热喷涂新技术，被欧美等发达国家列为二十一世纪金属表面工作主导技术，该喷涂技术采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀的丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后的超音气流将融化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工作表面形
技术指标 Ni.Cr.Al.Mo.Fe.Cr2C3.Ti其它微量 68Mpa ≥HRC70 ≥1100℃ ≤100℃ ≥0.5mm 420m/s 4.5mm 0.08mm（运行12000h以上） 6.3mg/cm2(750℃氧化250小时) ≤0.9% 12.5×10-6/℃ 46w/m.k 5年以上 超音速电弧喷涂防磨防腐技术方案,施工方案(煤粉炉)
成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达60.5Mpa以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂工作面不变形可获得理想防磨防腐涂层。
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喷涂施工需要具备的工艺技术条件： 6、
本施工工艺对母材的要求是非渗铝管，无其它特殊要求和限
制。 7、
本施工需要甲方提供的条件如下：
（1）电源：380V 20KW 三相交流电 （2）气源：气压＞5Kgf 流量＞5m3/min （3）平台：长4m(最少3m)宽2m(最少1.4m)
（4）喷涂工作的位置离主机放置位置的距离不超过18mm （5）脚手架必须牢固，距离受热面管0.5m以内，便于施工为准
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超音速电弧喷涂施工方案
锅炉受热面因长期受到高温高速含尘气流冲蚀磨损，表面极易磨薄，甚至穿孔。必须对其表面进行防腐防磨处理，方可确保受热面管持久，安全地工作。采用本公司开发研制的超音速电弧喷涂涂层进行防护，可以达到要求，有效的保护受热面管。 〈一〉施工组织设计：
（1） 成立施工项目指挥部，成员包括总指挥，安全技术副总指挥、
施工调度副总指挥。
（2） 指挥部负责按计划组织施工，每天召开协调会，并总结检查前
一天的工作进展，包括任务完成情况，出现的安全技术、后勤保障问题等。落实解决前一天出现的问题，安排当天的工作。 （3） 总指挥由公司副总担任，安全技术副总指挥由高级工程师担
任，施工调度副总指挥由优秀项目经理担任。
（4） 安全技术副总指挥负责监督解决施工中出现的安全、技术问
题。
（5） 施工调度副总指挥负责计划落实施工任务、检查进度，协调各
施工小组人员的工作。
（6） 安全监督员具体落实各项安全防范措施，消除安全隐患，提出
完善补救意见，监督整个施工过程，防止安全事故的发生。
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（7） 技术检查员负责检查工程质量，督促施工小组按技术方案操
作，查找技术缺陷，责令纠正并报指挥部。
（8） 各施工组长带领各自的队伍，严格按指挥部布置的工作量、安
全、保质、保量完成施工任务。 〈二〉超音速电弧喷涂施工流流程：
施工流程：表面处理 →喷砂作业→喷涂作业和封孔 1. 表面处理：
用清洁球和磨光机清理各受热表面上的浮尘、浮渣和锈等杂质。 2. 喷砂作业
由于工作表面长期在高温含硫的环境下工作，表面存在一定的高温氧化层和灰垢，而采用超音速电弧喷涂技术制备涂层时，对工作面的清洁程度要求比较高，所以必经采用高压空气进行喷砂处理 ，使其达到制备涂层所需的清洁度和粗糙度。用喷砂机对防护管进行表面喷砂处理，达到表面干燥、无灰尘、油脂、污垢和锈斑，且粗糙度达到M级或C级。 3> 喷涂作业和封孔
由于超音速电弧喷涂是采用电弧将合金丝材熔化后通过拉伐尔喷嘴将雾化后的合金丝材以超音速的速度附着在工作表面，但熔化后的合金丝材仍是颗粒状态，它们之间仍有一定的空隙，选用高温抗磨涂料作为封孔剂来填补涂层的空隙。该涂料在高温下形成坚硬的金属电弧喷涂层，质密性好，能够填补超音速电弧喷涂时所留下的空隙，从而使涂层能够达到更好的防磨防腐效果。采用高温专用封孔剂对金
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属热喷涂层表面进行封孔。还可阻止空气中的氧气通过微小的涂层孔隙进入涂层内部，提高表面光洁度。
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〈三〉施工中应注意的问题：
在施工过程中，应着重把握如下几个关键点：一是先对受热面进行清理，应选用铁砂或刚玉砂，不要采用河砂，否则无法达到高的结合强度而造成涂层脱落。二是一定要采用渗透性好，耐高温，抗腐蚀耐磨损的材料作封孔剂，否则无法达到封闭毛细孔的效果。三是防护层的厚度一般以0.4mm—0.6mm为宜，平均厚度为0.5mm比较理想，如果涂层过薄会失去防护效果，如果涂层过厚，会出现起泡或剥落现象。
〈四〉施工技术要求：
喷涂层结合强度好，没有起皮，脱落、裂纹等现象；抗高温氧化性强，磨损量小，不变形；喷涂后不影响受热面传热，不影响原受热面等管材的理化性能，喷涂后在5年内不会因腐蚀和磨损造成该部位爆管等事故，施工质量保证涂层使用寿命为5年以上。 〈五〉工程进度安排：
根据贵厂锅炉受热面管防磨面积100m2需要，则工期预定7天的施工方案， 我们制定如下具体工程进度（注：此施工进度安排可根据施工实际情况情况和贵厂实际时间作进一步的调整）。 序号 项目名称 工期 施工进度安排（7天）
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1 2 3 表面预处理 喷砂作业 喷涂作业 1d 3d 2d -----1 ---------------4 --------------------6 -----------------4 封孔 1d -------7
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超音速电弧喷涂LX88A丝材近期主要客户
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 施工日期 2007-02 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-03 2007-04 2007-04 2007-04 2007-04 2007-04 2007-04 2007-04 2007-04 2007-05 2007-05 2007-05 2007-05 2007-05 2007-05 2007-05 客户名称 山东临沂电厂 山西榆社化工总厂 贵州铝厂 广州钢铁厂热电分厂 华电淄博热电有限公司 广东台山电厂 霍州二电 山西漳泽电厂 甘肃嘉峪关电厂 福州热电厂 镇海电厂 济宁华能电厂 侯马电厂 山东郯城电厂 山东莱芜电厂 北京华热电厂 海口发电厂 江西丰城发电厂 南京热电厂 山西介休电厂 韶关煤矸石电厂 衡水衡丰电厂 北仑电厂 阳泉电厂 南京板桥热电厂 喷涂部位 水冷壁 出口侧水冷壁 水冷壁 水冷壁 省煤器、吊挂管 水冷壁 水冷壁 水冷壁 省煤器 水冷壁 烟气走廊 水冷壁、省煤器 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 省煤器 水冷壁 水冷壁、过热器 水冷壁 水冷壁 水冷壁、省煤器 水冷壁 水冷壁 省煤器 面积 240㎡ 120㎡ 84㎡ 15㎡ 100㎡ 1200㎡ 1000㎡ 400㎡ 170㎡ 270㎡ 248㎡ 300㎡ 800㎡ 300㎡ 250㎡ 180㎡ 200㎡ 240㎡ 450㎡ 200㎡ 200㎡ 150㎡ 600㎡ 500㎡ 250㎡
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水冷壁 水冷壁 护墙根部水冷壁 水冷壁、省煤器 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 水冷壁 高、低过滤器 省煤器 水冷壁、过热器 水冷壁 水冷壁 水冷壁 高过滤器 水冷壁、省煤器 水冷壁 100㎡ ㎡ 53㎡ 210㎡ 500㎡ 400㎡ 180㎡ 170㎡ 200㎡ 100㎡ 100㎡ 45㎡ 60㎡ 1600㎡ 800㎡ 840㎡ 350㎡ 156㎡ 1500㎡ 200㎡ 水冷壁，风机叶片，涡壳 300㎡ 水冷壁 水冷壁 前包墙管、低再热器 水冷壁、高过滤器弯头 高过滤器悬吊 水冷壁 过热器 水冷壁 80㎡ 150㎡ 57㎡ 83㎡ 410㎡ 190㎡ 1200㎡ 100㎡ 超音速电弧喷涂防磨防腐技术方案,施工方案(煤粉炉)
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