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摘要:综述了国内外热喷涂技术在火力发电设备防护与修复中的应用,介绍了在锅炉“四管”、风机、汽轮机、生产与输送煤粉设备、各种轴及室外钢结构件的表面防护、强化与修理方面采用热喷涂技术的优越性在于可提高设备服役寿命和运行可靠性,并可降低生产成本,为电厂带来可观的经济效益。
关键词:火力发电热喷涂设备
1概述
热喷涂技术是材料表面强化、保护和尺寸恢复的新技术,是我国政府在“六五”、“七五”、“八五”连续3个五年计划期间重点推广的新技术。该项新技术在中国始于20世纪50年代,至70年代末初步形成我国自己的设备、材料、工艺技术完整体系,并在全国各行各业开始广泛应用,为我国国民经济建设作出了较大贡献。经过最近20多年的发展,我国热喷涂技术无论在设备、材料还是工艺技术方面均取得了长足的进步,目前不仅可以生产世界上最先进的爆炸喷涂、超音速火焰喷涂、大功率等离子喷涂等热喷涂设备,也可向用户供应门类齐全、品种配套、性能可与国外产品媲美的各种先进的热喷涂材料,经过数十年锻炼的技术队伍使得该项技术的应用更加成熟和可靠。据不完全统计,我国仅在“八五”计划期间推广热喷涂技术就取得了直接经济效益35亿元。
我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主。据统计,1998年我国由煤生产电力的份额为75%。而动力用煤质量偏劣,含灰量和含硫量均较高,这就使燃煤电厂和工业锅炉的煤粉生产系统、输送系统及锅炉“四管”(即水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)容易受到磨损和腐蚀,造成设备损坏并可能导致事故发生;电厂的引风机、汽缸等有高速流体通过的设备表面,也因磨损、汽蚀等原因而可能发生失效,造成重大损失;许多运转部件(如各种轴类),也因常发生机械性磨损而报废。此外,电厂的送变电设施,各种钢结构常因处于露天环境而遭受严重的工业大气腐蚀。凡此种种,均可采用热喷涂技术来进行防护、强化而大大提高其使用寿命,或进行修复而恢复其可使用性,从而提高电厂的生产安全性和经济效益。
2热喷涂技术在电站锅炉“四管”上的应用
锅炉“四管”工作在高温、高压及受烟气腐蚀、磨粒冲蚀的恶劣环境中,极易产生高温腐蚀及磨损,使管壁减薄,一般而言,这种减薄速度约在1mm/年左右〔1〕,严重者可达2mm/年以上〔2〕。锅炉“四管”减薄后的直接危害是发生泄漏爆管事故。据调查,我国火电厂100MW以上机组由于“四管”爆漏事故而造成的停机抢修时间约占整个机组非计划停产时间的40%左右,占锅炉设备本身非计划停产时间的70%以上。而根据1992年我国火电事故的统计表明,当年锅炉事故占全部发电事故的56%。如汉川电厂1号炉300MW发电机组1990年开始运行,其锅炉仅1996年就发生爆管事故11起,直接经济损失达2000万元。由此可见,锅炉“四管”的高温腐蚀和磨损不仅严重影响锅炉的安全运行,同时造成巨大的经济损失,已成为锅炉安全运行中一个亟待解决的问题。
对锅炉“四管”防护技术的研究,国外始于20世纪80年代初。经过数年的研究、试验,几个主要工业国家找到了各自认为较好的防护手段。如美国TAFA公司采用电弧喷涂45CT涂层,瑞典采用电弧喷涂KANTHALM合金,英国中央电力部采用等离子喷涂Ni-Cr合金粉,美国METCO公司则采用等离子喷涂METCO465合金粉,日本采用超音速火焰喷涂Cr3C2-NiCr合金粉,均取得了很好的效果。
国内在锅炉“四管”防护技术方面也进行了许多研究和尝试。如20世纪70年代研究开发的水冷壁管热浸渗铝技术,80年代进行的水冷壁管喷熔Ni-W合金技术等,均取得了一定的效果。自20世纪90年代以来,逐渐找到了较理想的技术手段,如用电弧喷涂高铬NiCr丝材。我国北方已有30多个火电厂采用热喷涂技术来防护锅炉“四管”,喷涂面积已达数千平方米。
值得一提的是美国TAFA公司的45CT合金。该合金采用电弧喷涂方法,从1984年7月起到1986年9月共在世界各地30多台锅炉的“四管”上喷涂1200余m2,经测定,涂层的平均磨蚀损失小于0.025mm/年。因此这种材料已得到国际上的承认,被许多国家所采用。
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