[发明专利]疲劳腐蚀开裂的金属管的涂覆

说明书

技术领域

一方面，本发明涉及一种涂覆了耐高温、防腐抗蚀金属涂层的疲劳腐蚀开裂金属管(Fatigue corrosion cracked metallic tube)。另一方面，本发明涉及一种疲劳腐蚀开裂金属管的涂覆方法。

背景技术

过去是以劳动力和材料密集型作业方式，在停运期间对呈现疲劳腐蚀裂纹(又称环向疲劳裂纹或应力腐蚀裂纹)的管区进行维修，用新管更换损坏的管段。

目前对导致裂纹的机理所知甚少，但主要认为产生裂纹的原因是纯热疲劳、机械疲劳与腐蚀联合作用和腐蚀产物受到循环疲劳和裂纹影响的纯腐蚀中的一种或多种。

发明内容

本发明的目的在于采用一种热喷涂技术涂覆疲劳腐蚀开裂的金属管，以防裂纹扩展进一步损坏管子或形成新的裂纹。

本发明的一个实施例中提供了一种涂覆后的金属管。管子含有轴向延伸的管状侧壁，外部疲劳腐蚀开裂。疲劳腐蚀开裂部分具有环向扩展裂纹，该裂纹径向向内延伸，部分穿透管状侧壁。疲劳腐蚀开裂部分涂覆了金属涂层。金属涂层桥联环向扩展的裂纹，并粘附在管子的金属部分和裂纹中可能残留的腐蚀产物(主要为氧化铁和硫化铁)上，从而用金属涂层覆盖该部分。

本发明的另一个实施例中提供了一种对金属管疲劳腐蚀开裂进行止裂和防止管子进一步疲劳腐蚀开裂的方法。该方法包括：识别管子具有疲劳腐蚀裂纹的部分；采用颗粒冲击工艺清洁该部分；采用热喷涂技术涂覆金属涂层到该部分以便加以包覆。金属涂层选自镍/铬/硼组合物和无铬贱金属(chrome-free base metal)/铝//钛/硅/硼组合物。

附图说明

图1是使用过的管子水冷壁的局部示意图。

图2是图1中管子水冷壁喷砂处理后的局部示意图。

图3是清晰显示出裂纹和腐蚀产物的疲劳腐蚀裂纹的剖面示意图。

图4是疲劳腐蚀裂纹局部成分信息的示意图。

图5是按照本发明的一个实施例对图2中的水冷壁涂覆后的局部示意图。

图6是按照本发明的一个实施例对水冷壁涂覆后的剖面示意图。

图7是按照本发明的一个实施例涂覆后的管子的纵剖面示意图。涂层不按比例。

图8是图7中涂覆后的管子沿8-8方向的剖面示意图。

最佳实施方式

本发明涉及采用特殊丝材以热喷涂技术涂覆金属管(例如锅炉管)的环向疲劳腐蚀裂纹，从而对裂纹止裂并防止新的裂纹形成。此类裂纹主要发生在运行条件涉及较高的局部运行温度、(例如管表面周期性结渣脱落引起的)局部热循环和高硫和/或高氯的腐蚀性高温环境的水冷壁锅炉管上。

热喷涂已发展多年，形式多样，它是使熔融或半熔融的材料沉积到基体上从而形成耐磨或耐腐蚀涂层的一类工艺的总称。但截至目前，热喷涂尚未用于疲劳腐蚀裂纹的止裂。热喷涂工艺包括等离子喷涂、火焰喷涂、电弧-等离子喷涂、电弧喷涂和燃烧喷涂。电弧喷涂是一种热喷涂形式，利用送进的两根导电丝相互接近时在丝的端部产生的电弧来熔化丝端。然后，用压缩空气雾化熔融的材料，并喷涂到基体上，冷却后即可形成性能优异的金属涂层。

本发明采用的用于疲劳腐蚀裂纹止裂的金属涂层可选自含铬金属涂层和无铬金属涂层。

含铬金属涂层

本发明中使用的一个含铬金属涂层实施例为采用热喷涂技术涂覆的镍/铬/硼组合物。通常，按重量计该组合物成分包括约39％至约66％的镍、约29％至约51％的铬和约2％至约8％的硼。如有需要，可以用其他材料替代镍。例如，铁、碳素钢和低合金钢、不锈钢、铜、铜合金(如黄铜、青铜、铝青铜)、铝、铝合金(如铝-铜、铝-锰、铝-锰-镁、铝-硅、铝-锰-镁-铬、铝-镁-硅和铝-锌-锰-镁-铜)、钛、钛合金(如含钯、钼、镍、铝、钒、铌、钽、锡、锆、铬和铁的钛合金)钴、钴合金(如含铬、镍、钼和钨的钴合金)、锆、锆合金、钽和钽合金可替代所有或部分镍组分。

涂层中，部分镍和部分铬优选以硬质硼化物形式存在。涂层成分还可包括其他组分，按重量计，选自由最高约6％的硅、最高约10％的钼、最高约6％的铌、最高约5％的铝、最高约4％的钛、最高约9％的铁、最高约10％的钨和最高约4％的碳所组成的群组中的至少一个。如果有任何此类其他成分，通常成分范围为约0.5％至约6％的硅、约0.5％至约10％的钼、约0.5％至约6％的铌、约0.5％至约5％的铝、约0.5％至约4％的钛、约0.5％至9％的铁、约0.5％至约10％的钨和约0.5％至约4％的碳。