超超臨界機組鍋爐受熱面高溫硫腐蝕與磨損防護技術研究-文庫吧資料
2024-11-10 21:14本頁面
【正文】 4 （ a） 500X (b)2020X 圖 4 封孔后的超音速火焰噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層的腐蝕產(chǎn)物組織結(jié)構(gòu) Microstructure of the corrosion product of HVOF sprayed NiCr cermet coating after 8h high temperature sulphate corrosion 硫化腐蝕性能 圖 5 所示為 2Cr13 與 NiCr 金屬涂層在H2H2S 環(huán)境中腐蝕 產(chǎn)物 增重規(guī)律。 此外，涂層中的陶瓷相能阻礙高溫硫酸鹽腐蝕的發(fā)生，這是由于陶瓷相或其氧化產(chǎn)物 Cr2O3 具有阻礙物質(zhì)擴散的作用。圖 4 是封孔 NiCr 金屬陶瓷涂層在 700oC， %（ SO2SO3）中腐蝕24 小時后的斷面形貌。疏松多孔的腐蝕產(chǎn)物導致腐蝕介質(zhì)向基體快速擴散，不斷產(chǎn)生新的腐蝕產(chǎn)物，從而導致了 2Cr13 基體腐蝕增重表現(xiàn)出直線規(guī)律。 EDS 點分析結(jié)果以及 XRD 衍射分析結(jié)果表明， 2Cr13 基體表面灰色相為 Fe2O3，靠近基體的灰色相則是含有少量 Cr 的富鐵氧化物，并存在以鐵為主的硫化物。 高溫硫腐蝕性能 高溫 硫酸鹽腐蝕性能 圖 2 是表面涂覆有 (Na,K)2SO4 鹽膜的 NiCr涂層與 2Cr13 基體在 700oC， %(SO2SO3)環(huán)境中的腐蝕動力學曲線。由于 NiCr 金屬陶瓷涂層中陶瓷相含量較高（ 75%），陶瓷相在超音速火焰中并沒有得到充分的熔化，因此在涂層中形成了大量灰色固體顆 圖 1 HVOF 噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層噴涂態(tài)組織結(jié)構(gòu) The assprayed microstructure of HVOF sprayed NiCr cermet coating 3 粒陶瓷相， 這種固體顆粒的累加造成涂層中存在等軸孔 。 3 結(jié)果與討論 噴涂態(tài)組織結(jié)構(gòu) 圖 1 為超音速火焰噴涂 NiCr 金屬陶瓷涂層的 噴涂態(tài)組織結(jié)構(gòu)。沖蝕試驗參數(shù)為：沖蝕距離為 100 mm，噴嘴內(nèi)徑為 ～ mm，噴嘴長度為 22 mm，磨料為棕剛玉，粒度為 100 目，壓縮空氣壓力分別為 、 ，沖蝕角度分別為 30176。 沖蝕磨損試驗 試驗采用與日本 ACTJP試驗機結(jié)構(gòu)類似的顆粒沖 蝕磨損試驗機進行。 高溫硫化腐蝕 試驗 將試樣放置在 H21%H2S 腐蝕環(huán)境中 進行700oC 條件下的硫化氫腐蝕試驗。 將表面存在 (,)2SO4 鹽膜的涂層試樣置于 700℃、 %(SO2+SO3)氣氛中，腐蝕時間分別為 、 、 、 、 、 、 、 小時，每個時間段取出一個試樣進行一次稱重，并觀察、記錄每個試樣涂層表面的腐蝕情況，最后根據(jù)數(shù)據(jù)點繪制出腐蝕動力學曲線。模擬試驗之前，用毛筆蘸取(,) 2SO4 溶液均勻地涂到試樣表面，水份快速揮發(fā)后可留下一層均勻的鹽膜。 高溫硫酸鹽腐蝕 試驗 在本次模擬實驗中，采用了蜂窩狀的 Pt 催化劑來促進 SO2 與 SO3 間的平衡反應。 表 1 超音速火焰噴涂工藝參數(shù) Table 1 Proceeding parameters during HVOF 氧氣壓力 (MPa) 氧氣流量 (SLM) 丙烷壓力 (MPa) 丙烷流量 (SLM) 送粉氣 流量(SLM) 噴涂距離 (mm) 216 62 4 180 性能測試與表征方法 高 溫腐蝕溫度與氣氛 高溫腐蝕試驗溫度設定為 700oC。利用 NiCr 金屬陶瓷粉末作為超音速火焰噴涂涂層沉積材料，粉末粒度為 10～ 38 ?m， 對超音速火焰噴涂涂層進行了封孔處理，封孔劑為一種抗高溫腐蝕專用的納米無機封孔劑。因此， 本 研究 針對 超超臨界 鍋爐 受熱面管 因高溫硫腐蝕和 磨損 引起的“爆管” 事故， 采用 超音速火焰噴涂 技術 (high velocity oxygen fuel, 2 HVOF)在 受熱面管 基體上 制備耐 高溫 硫腐蝕以及耐 磨蝕涂層， 研究 該涂層 在高硫含量的腐蝕環(huán)境中的 抗高溫硫腐蝕 與磨損防護 效果 ，并現(xiàn)場掛片考核了涂層的抗高溫硫腐蝕與磨損性能。 為防止鍋爐管發(fā)生過早的失效，目前常規(guī)方法為采用火焰噴涂或電弧噴涂防磨材料 [814]，比如電弧噴涂45CT涂層在一般火電廠鍋爐的應用取得了較好的防護效果 [1520]。但隨著 電煤供應趨于緊張，劣質(zhì)燃煤的摻燒比例不斷加大， 超超臨界機組 鍋爐 ―四管 ‖(水冷壁管、過熱器管、再熱器管、省煤器管 )將遭受嚴重磨損和 高溫 硫 腐蝕 [47
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