CFB锅炉喷涂专项方案有图片.doc

循环流化床锅炉水冷壁防磨喷涂工程循环流化床锅炉因为炉型结构和设计参数等特点，投产运行后水冷壁等受热面部位运行工况条件极为恶劣，长久遭受高速高温高含尘烟气不均匀冲刷、磨损和腐蚀，极易被严重磨蚀减薄，极易造成泄漏和爆管事故。为确保锅炉安全、稳定、经济运行，采取防护方法是十分必需。依据全国各地电厂防护情况，针对CFB锅炉运行具体情况、工艺参数及失效机理，结合我企业长久从事该行业实际施工经验，经我企业工程技术人员认真分析，对该部位防护方案进行了技术设计，采取本技术进行防护能取得很好效果，设备使用寿命可大大延长。一、失效分析管壁磨损是和气流中固体物料浓度、烟气速度、颗粒特征硬度和流道几何形状等亲密相关，据相关研究资料表明，冲刷磨损量大约和气流速度3.6次方成正比。而在CFB锅炉中，固体物料浓度巨大，通常可达煤粉炉几十倍到上百倍，而且烟气流速大，颗粒硬且棱角尖锐，所以在高速烟气带动下，对CFB 锅炉水冷壁等受热面部位冲刷磨损极为严重；尤其在护墙顶部水冷壁部位，因为位处密相区边缘区，不仅受到严重高速高浓度含床料、燃料气流强烈冲刷、磨损，而且存在严重涡流效应、切割效应和离心作用。涡流效应在炉膛四角部位，因为该处形成边壁流，物料聚集此处较多，因为固体颗粒惯性作用，局部磨损作用尤为显著，而切割效应表现在护墙根部水冷壁处，其原因是因为防护墙顶部提供了一个平台，当焦渣以较高速度下降到该平台时产生反弹，其中往水冷壁管侧反弹部分，对水冷壁管就产生了严重切割效应，离心作用是炉膛烟气出口因为气流拐向，存在巨大离心作用，对水冷壁管产生严重磨损。其次还易受到高温氧化和硫酸盐及硫、硫化物热腐蚀。水冷壁管含有了高温氧化和高温腐蚀条件，其烟气温度高，且是富氧燃烧，实践证实，在300以上，管外表温度每升高50，腐蚀速度增加1倍。锅炉在运行过程中受热面管表面首先发生高温氧化，表面生成Fe2O3，其次燃料灰中Na2O和K2O和烟气中SO3化合生成硫酸盐，其捕捉飞灰形成结渣和流渣，此时烟气中SO3和M2SO4同管壁上Fe2O3反应生成复合硫酸盐MFe（SO4）2或M3Fe（SO4）3，此复合硫酸盐受高温又分解为疏松状氧化铁和硫酸盐沉积层，易被飞灰气流冲蚀带走，氧化腐蚀继续向管壁纵深进行；另外燃料中硫份，经燃烧生成S和H2S也对管壁会产生强烈腐蚀，和Fe反应生成FeS。在上述多个原因作用下，造成受热面管逐步被磨蚀减薄，当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。失效图1 （炉膛四角） 失效图2失效图3 失效图4（耐火材料过渡区） 二、涂层设计针对上述受热面部位失效机理及大多数厂家实际使用和磨损情况，我们提议：（1）先采取二次喷砂工艺对防磨部位进行表面糙化，即先用石英砂对表面进行清洁，再用金刚砂对管子表面进行糙化处理。（2）采取超音速电弧喷涂技术，并选择硬度尤其高、耐冲刷磨损性能优异，同时含有抗高温氧化和热腐蚀性能良好HDS-88A金属合金丝材制作涂层，涂层表面用KM型高温耐磨防腐专用封孔剂进行封孔，交界面设置过渡区域，宽度为100-150mm，做到平滑过渡。由此制得复合涂层进行防护，能满足防护要求。三、HDS-88A涂层技术指标1、涂层HDS-88A涂层厚 度：0.60.8mm 粒子速度：386m/s结合强度：55MPa硬 度： HRC65抗高温氧化性：+12.16mg/cm2（750氧化250h）孔 隙 率：0.9%喷涂时基体温度：100工件变形性：不变形，不改变母材表面金相组织及理化性能2、 高温耐磨防腐专用封孔层工作温度：1000结合强度：6MPa厚 度：0.05-0.1mm左右四、HDS-88A金属合金丝材说明超音速电弧喷涂采取硬度尤其高、耐磨损和抗高温氧化腐蚀性能优异HDS-金属陶瓷丝材，其关键成份包含Ni、Cr、Cr3C2及Ti等微量元素，其中所含Ni元素含有良好延展性，使涂层和锅炉管有着几乎相同热膨胀系数，避免了因为热应力引发涂层开裂和剥落；Cr3C2是一个优良金属陶瓷，在高温下化学性能稳定，硬度高、耐磨性好，且含有一定拒高温融熔玻璃体附着性能即抗结焦性能；材料中还佐有Ti等元素，帮助深入改善涂层性能，提升耐高温氧化、抗热腐蚀等方面性能；所含自融性介质，较通常合金更易雾化，参与制作涂层细腻，孔隙率低，是全部金属陶瓷中应用于制作高温涂层最好选择。喷涂完后因为涂层中还含有残留部分自融性材料，涂层运行一段时间后，因为受热而和基材间形成了一个亚冶金结合结构，从而结合强度更高，尤其耐磨。该金属合金陶瓷材料热膨胀系数和锅炉钢系数相近，故在冷热交变工况下，不会出现起皮、开裂等现象，结合牢靠；其热导率和锅炉钢材料热导率相近，且厚度不超出1.0mm左右，所以不会影响传热效果。五、KM型高温耐磨抗蚀专用封孔剂说明KM型高温耐磨抗蚀专用封孔剂系采取超硬新材料，合成新工艺，和粒子配级等技术精心加工、配制而成，在常温下可快速固化，高温下形成坚硬陶瓷体。其高温耐磨性好，导热系数大，抗蚀性强，和金属表面粘结含有极强吸附性和热震稳定性，不脱落、不出现裂纹等特点。用其对金属热喷涂涂层表面进行封孔，能有效渗透、浸湿涂层孔隙，并在高温下逐步陶瓷化，使整个涂层更致密，阻止介质中有害成份经过微小涂层隙进入涂层内部，能取得有效封闭毛细孔效果。六、喷砂设备和技术说明 1、设备说明沙贝珂PCS控制系统喷砂设备其PCS遥控系统气动型控制系统，由RCM控制器（喷嘴处）、RIV进气阀、ROV排气阀、OF过滤器、控制气管和接头等组成，并配有贮沙罐等。在非工作状态时，RCM控制器手柄被弹簧顶起，RIV进气阀旋塞打开。工作时，压下RCM手柄，控制气流经另一根控制气管抵达RIV进气阀和ROV排报导阀顶部，使进气阀打开，排气阀关闭，磨料桶内压力升高，喷丸作业开始。2、喷砂对基体表面作用净化表面：去除被喷表面多种污杂物，尤其是油脂、污垢、氧化皮、铁锈、油漆涂层等，表面显示均匀金属光泽，以利于熔融粉末和基体表面粘合吸附（分子溶解和扩散）。工作面清洁度达成GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级中要求Sa3.0级。粗化表面：热喷涂涂层和基体结合以机械结合为主，这就要求基体前处理不仅要除油除锈，还要粗化表面，使用面含有一定粗糙度。表面粗糙度达成GB11373-89热喷涂金属预处理通则中要求RZ5090m。粗化处理目标a增大喷涂层和基体接触面积，提升结合面粘合吸附力。b增加涂层材料和基体表面填塞嵌合，锚合咬合作用，以加强涂层和基体附着力。活化表面喷砂使被喷涂表面形成活化能力：如晶格缺点、塑性变形，产生一定应力状态，以利于增加喷涂粒子和基体表面化吸附力，提升喷涂颗粒和基体冶金结合能力。活化效果分析以下：a喷砂使工件表面在经过砂粒反复打击后形成一定残余压应力，尽管该应力数值极小，但对于松驰工件在喷涂过程中涂层热应力，对提升涂层结合强度有利，同时也能够提升工件抗疲惫强度。b喷砂可除去工件表面上有机污杂物和氧化层，并能增大金属表面晶粒塑性变形和造成晶格缺点，使基体表面处于轻易发生化学反应状态，有利于喷涂颗粒和基体表面间物理化学结合进行。所以工件喷涂前进行喷砂处理是极为必需，而且喷砂后工件应立即进行喷涂，时间越短表面活化效果越好，涂层质量越高。七、超音速电弧喷涂设备和技术介绍1、设备介绍ZLP-001型电弧喷涂设备是我企业在消化吸收一般电弧喷涂设备基础上自行研发生产新一代电弧喷涂设备，含有国际领先水平。该设备采取拉伐尔喷嘴技术和高性能电弧喷枪，使雾化后喷涂粒子速度达成超音速以上，使该设备在含有一般喷涂优点基础上，大幅度地提升了涂层质量。它是以多种实心丝材和特殊粉芯丝材为原料，广泛应用于多种表面抗腐蚀和耐磨损处理电弧喷涂系统，其粉芯线材经过特殊熔化，高能密度和特殊加工电弧使ZLP-001型电弧喷涂设备能够充足熔化金属管及其内部粉芯。另外，我企业针对部分硬度尤其高丝材，专门开发了大功率喷涂机，使其得到充足熔化。ZLP-001型电弧喷涂系统设备组成以下：便携式电源箱能够旋转送丝装置喷枪送丝软管2、技术介绍超音速电弧喷涂是我企业经过引进优异设备和技术开发金属热喷涂新技术，被美国、日本等发达国家列为二十一世纪表面工程关键技术。该喷涂技术采取燃烧于丝材端部电弧将均匀送进丝材熔化，经拉伐尔喷嘴加速后超音速气流将熔化丝材雾化为粒度细小、分布均匀粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子和基材关键以机械、物理和冶金等方法结合，其结合强度可达55MPa以上。和一般电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂含有更高粒子飞行速度、更强结合强度、更低孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂工件不变形，可取得高质量涂层。 电弧喷涂原理图八、施工条件为了作好施工准备工作，其施工需要含有以下条件：（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1.5m）（4）喷涂工件位置离主机放置位置距离不超出15m（5）施工部位所需脚手架九、施工工艺步骤：审查资料现场勘察编制施工技术方案工序检验粗糙度对比检验二次喷砂作业管壁表面检验管壁修补管壁测厚1喷涂HDS88A丝材涂层质量检验、测厚2 合格 不合格涂层封孔质量验收 十、施工技术规范：1、施工准备： 依据实际需要搭好脚手架。 清除受热面上大块焦、杂物等。 对管壁需实施喷涂部位进行全方面质量检验，如发觉需要修整补强部位应立即向甲方提出。 利用现场已经有条件进行设备就位、电气接线、气源管线连接及磨料回收帆布铺设工作。2、表面预处理：表面预处理根据GB11373-89热喷涂金属件表面预处理通则进行，其处理好坏直接影响喷涂层结合强度。 喷砂前，对非有效表面采取遮蔽带、硬木板或橡胶等物进行遮蔽保护。并预留过渡区域，以确保涂层边缘光滑过渡。 磨料选择及使用：喷砂材料应选择质坚有棱角特级石英砂和金刚砂必需净化，使用前应经筛选，砂内粘土及细粉尘含量不应大于5%,不得含有油污。喷砂前要晾晒干燥，含水量应小于1%,并存放干燥，预防受潮、雨淋、砂内混入杂质。所用砂粒必需清洁、干燥，喷砂区域设围护及其它回收方法，确保不污染周围环境，经质量工程师确定后方可进行喷砂。 喷砂装置：采取压力式喷砂设备 压缩空气：利用现场气源或自备空压机，空气压力范围为0.50.6Mpa，气体流量控制在6m3/min左右。 操作方法：喷砂距离100300mm；喷砂角度：和基体6080；每次喷砂5-6m2。除锈应从下至上进行，将凹凸不平受热面打磨光滑平整后立即喷砂。表面清理度达成Sa3.0级，即完全去除钢材表面锈、氧化皮、油污等附着物，并露出灰白色金属光泽，其粗糙度达成RZ50-90m。 在喷砂后应检验预处理表面，采取TR100袖珍式表面粗糙度测试仪进行检测，发觉有锈蚀或不合格部位应重新进行处理，合格后再用DC-B型智能超声波测厚仪对管壁进行第一次测厚1。喷砂完工后设备表面不得受潮、氧化及污染，在2-4小时内必需进行电弧喷涂，以保持被喷表面较高活化度。除锈后经相关人员验收合格后方可进行喷涂施工。3、喷涂： 超音速电弧喷涂根据GB11375-1999热喷涂操作安全实施。喷涂前，在表面预处理和喷涂工序之间需中间停留时，应对经预处理有效表面采取洁净牛皮纸或塑料膜等进行覆盖保护。 丝材选择：2.0 mm HDS-88A金属陶瓷丝材 洁净气路：经冷冻式干燥机及三级过滤即可取得干燥洁净压缩空气。 喷涂设备选择：选择ZLP-001型电弧喷涂设备。 喷枪选择：选择超音速电弧喷涂，其雾化气流速度大于500m/s，粒子速度达成386m/s以上，涂层孔隙率可控制在0.9%以内，同时涂层和基体结合强度也得到了显著改善。 喷涂工艺参数：a、粒子喷涂速度：386m/sb、电弧电压：3234V；电弧电流：160200Ac、雾化空气压力：0.5-0.6Mpa d、喷涂距离：150200mm；喷涂角度：45e、喷砂和喷涂每5-6m2间隔循环进行，喷涂过渡区域宽度为100-150mm，边缘平滑过渡，无凹凸台阶。 喷涂方法：采取井字型喷涂方法，分层、分区作业，每区5-6m2，涂层喷涂35遍完成，每遍喷涂厚度控制在0.2左右。局部区域喷涂达成工艺设计厚度后再移换到其它区域，确保喷涂层厚度均匀及结协力，预防出现漏喷现象。喷涂完成后，应进行涂层质量检验，并测量厚度2，若2-10.60.8mm，判定合格，可进入下一道工序，不然对不合格部位应进行补喷涂。 操作注意事项：a、分块作业，局部区域喷涂达成设计厚度后再移换到其它区域，搭接部位设置辩认标志。操作时，层间温度不得高于80。b、送丝盘及送丝情况设专员监护，以确保顺利送丝，预防丝材“打结”，同时必需确保两丝间绝对绝缘，以免造成短路。c、喷涂前应在试板上试喷，方便调整电压、电流、送丝速度、压缩空气流量，检验气路活接头及软管接头，不得有漏气现象。如发觉送丝不稳、电弧不稳定燃烧、严重漏气等特殊现场应立即检验、调整。调整电压时应断开主回路，以免损伤主变压器。施工前 施工中 施工后十一、质量情况说明 选择16-20目优质石英砂去除管壁表面氧化皮，直至管子表面露出金属光泽，使表面清洁度达成GB8923-88涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级要求Sa3.0级。 选择14-16目金刚砂进行表面粗糙化处理，以增大表面积，提升结合强度，其表面粗糙度应达成GB11373-89热喷涂金属表面预处理通则要求RZ5090m。 涂层外观：涂层表面必需是均匀，不许可有起皮、鼓包、颗粒粗大、裂纹、掉块、漏喷及其它影响涂层使用缺点。 涂层厚度：在涂层厚度把握上有以下方法：一是要求监督施工人员在操作过程严格按操作规范施工；二是经过喷涂材料消耗来控制涂层厚度；三是依据施工前预设参数操作，喷涂代样或现场抽取实样用卡尺测量检验；四是在对金属表面进行了喷砂处理后，先用便携式涂层测厚仪进行较大量取点测厚1，以后再在热喷涂完成，封孔前对管壁取点测厚2，并对数字进行微量修正，两平均数值之差即为涂层厚度。 涂层结合强度（涂层和基体）：采取拉刀检验，使用特制拉刀，在喷涂层上进行纵横条情况呈“#”字形拉痕，观察其是否存在片屑状剥落。安装时和支架磨擦不得脱落、起皮。 性能指标检验：现场喷涂时在一样工况条件下喷涂足够各类试样，方便对涂层各项性能指标进行测试。十二、适用标准热喷涂涂层厚度无损测量方法 GB11374-89热喷涂涂层结合强度测定 GB8642-88热喷涂涂层抗拉强度测定 GB8641-88金属热喷涂涂层表面洛氏硬度试验方法GB8640-88热喷涂涂层空隙率试验方法 JB/T 7509-94热喷涂金属预处理通则 GB11373-89涂装前表面锈蚀等级和除锈等级 GB8923-88