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3 .1热喷涂
热喷涂技术是解决锅炉四管磨损问题的一项工艺,包括很多工艺方法,按照热源形式不同可大体分为四大类:火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和超音速喷涂等。目前,火焰喷涂不锈钢类材料,在国内外电厂广泛釆用。但等离子喷涂和超音速喷涂,在国内应用不多。
热喷涂技术因其强大的材料适应能力,在许多工况下具有卓越的耐磨损能力、耐腐蚀能力、耐高温能力、绝缘能力等。但在垃圾焚烧条件下,热喷涂技术因其较低的结合力(通常<100MPa)和较高的孔隙率(通常>1%),应用效果不太理想。但在欧美、日本也是有不少应用的。
国外在线超音速喷涂
离线超音速喷涂
热喷涂技术特点:
材料可选性高(锅炉行业主流体系为NiCr);
涂层硬度高(可达HV1100以上),耐磨性好;
涂层耐腐蚀性好;
喷涂过程无基材稀释、无变形;
喷涂施工易于实现
不足之处在于结合力低,易剥落,耐热震能力差。
3.2 堆焊(手工电弧、丝极或带极埋弧焊、等离子弧堆焊、CMT堆焊)
堆焊是指借助一定的热源手段,将具有一定使用性能的合金材料熔敷在基体材料表面,赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法,是重要的表面工程技术之一。堆焊不同于一般焊接方法,主要是通过对基体表面进行改性,以获得所需要的耐磨、耐热和耐腐蚀等特殊性能;常用的堆焊类型有手工电弧堆焊、丝极或带极埋弧堆焊、等离子弧堆焊和 CMT (冷金属过渡)堆焊,焊丝通常是采用具有超高强度、非凡的抗疲劳特性及超强的抗腐蚀性能的材料 INCONEL 625。
针对垃圾焚烧发电厂水冷壁高温腐蚀及其引起的泄露情况,通过试验及相关研究分析表明,主要是高温氯化腐蚀,通过采用 INCONEL 625 镍基焊接材料堆焊防腐处理可以有效抑制或延缓水冷壁管高温氯化腐蚀。目前在中国市场,主流堆焊技术采用的是CMT堆焊技术。但在欧美市场,也有采用激光技术进行水冷壁制造的技术。
但是采用堆焊技术成本高昂,并且堆焊制造效率很低,严重制约了镍基材料在垃圾焚烧炉受热面上的应用。
CMT堆焊技术
激光熔覆技术
3.3 微熔焊技术
微熔焊技术是最近新研发的一种适用于垃圾焚烧炉过热器、水冷壁或其他锅炉受热面镍基材料处理的防腐工艺,该工艺熔覆涂层和金属基体属于冶金结合防护涂层。
微熔焊技术用一定的工艺参数在处理过程中可以使基体微熔或不熔,得到低稀释率的熔覆层,熔覆层与基体结合十分牢固,而且这种结合是属于冶金结合。
微熔焊技术采用的加热技术向熔覆层输入的能量几乎刚好使预置层熔化,尽管此时基体尚未熔化,但从熔融的合金粉末可在基体表面浸润可以说明,此时基体的表面温度已经被加热到合金粉末熔点以上的温度(>1000°C)。在这样高的温度下Fe原子和Ni原子可以发生相互扩散,形成一定厚度的固溶体扩散层。而且界面结合处的成分过渡曲线不是一条陡变的垂直线,而是约有几微米的过渡区,这一典型现象说明在熔覆层与基体的界面结合处存在一个区域很窄的共混,在涂层与基体之间形成了扩散转移层,涂层与基体之间形成微冶金结合,结合强度高,不易脱落。
结论:
(1)镍基材料微熔焊技术可以获得优质的具有冶金结合的镍基熔覆层,该熔覆层的优异性能不差于镍基材料堆焊,而对基体的热影响很小,热量集中位于表面,对基体组织和力学性能的影响较小。熔覆层组织致密,气孔率低,硬度高。
(2)镍基材料微熔焊技术制造速度是堆焊工艺的20倍。适合于大面积、批量、快速对垃圾焚烧炉受热面管进行处理。
(3)镍基材料微熔焊技术制造成本低。微熔焊技术成本是传统堆焊工艺的60%。可以为客户节约成本和由此带来的经济效益。
(4)在涂层与基体之间形成了扩散转移层,涂层与基体之间形成微冶金结合,结合强度高,不易脱落。
综上所述,镍基材料微熔焊技术是一种典型的资源节约型、环境友好型的修复与再制造加工工艺,在垃圾焚烧炉防止受热面高温腐蚀,提高机组安全性、稳定性等方面都具有很大的优势,值得垃圾焚烧余热锅炉进行大面积配置和使用。
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