[发明专利]一种锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层及制备方法

说明书

一种锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层及制备方法，所述层间冶金结合热喷涂涂层的涂层材料为镍基自熔合金粉末，粉末粒径40‑50微米；采用内送粉等离子喷涂方法，送粉位置距离喷枪出口15‑25mm；通过控制送粉位置实现熔融液滴的过热，从而达到热喷涂涂层层间冶金结合；通过低熔点镍基自熔合金粉末的选择和控制粉末进入喷枪的位置，实现熔融液滴的过热的方式，获得了层间冶金结合、致密、基本无常规热喷涂涂层结构缺陷的热喷涂涂层。

技术领域

本发明涉及一种提高涂层层间冶金结合的涂层及制备方法，尤其涉及一种锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层及制备方法。

背景技术

锅炉四管(水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管)爆裂问题一直是影响电厂安全、稳定发电并造成巨大经济损失的主要原因之一。炉膛内部复杂的腐蚀气氛腐蚀所致的管壁减薄是导致锅炉四管爆裂的主要原因。特别是随着电站锅炉向高参数、大容量、高环保发展和国家对燃煤机组超低排放的要求日益严格，低NOx燃烧器和相应燃烧技术在我国电站锅炉的使用也日益增多。低NOx燃烧造成的主燃烧区欠氧使得该类型腐蚀存在着愈发严重的趋势。

热喷涂技术由于其设备轻便、工艺灵活、适应性强等优点使其被广泛用于锅炉四管现场腐蚀防护。但热喷涂涂层由于其固有的涂层微观结构，即涂层中存在大量未结合区域、裂纹、孔隙等，使其不能完全隔绝腐蚀介质(气氛、熔盐)。随着运行时间的进行，腐蚀介质沿着涂层中的微观缺陷(未结合区域、裂纹、孔隙等)能够直接穿过合金涂层直达锅炉四管，腐蚀在合金涂层的层下蔓延，致使合金涂层失去附着以至脱落，从而失去防护效果。

因此，随着低NOx燃烧器和相应燃烧技术在我国电站锅炉的使用，锅炉四管的腐蚀工况愈加恶劣。亟需更加致密、防腐性能更好的防护层及其制备方法。

发明内容

鉴于现有热喷涂技术制备涂层微观结构的缺陷，本发明的目的在于提供一种锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层及制备方法，通过该方法制备的涂层致密，层间冶金结合，对腐蚀气氛具有良好的抗蚀性能，并且对金属基材具有良好的粘结附着力。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层，所述层间冶金结合热喷涂涂层的涂层材料为镍基自熔合金粉末，粉末粒径较常规等离子喷涂粉末粒径范围窄，粉末粒径40-50微米；所述层间冶金结合热喷涂涂层的厚度达到1mm，且涂层内部为冶金结合。

所述层间冶金结合热喷涂涂层的热喷涂方法为内孔送粉大气等离子喷涂，其中，等离子喷枪为改进的内孔喷枪，喷枪工作段延长，送粉位置距离喷枪出口15-25mm，通过控制送粉位置实现熔融液滴的过热，从而达到热喷涂涂层层间冶金结合，形成致密的热喷涂涂层。

所述的锅炉受热面用层间冶金结合热喷涂涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：对待喷涂镍基自熔合金粉末进行低温烘干，烘干温度不高于150℃；

步骤2：采用内孔送粉大气等离子喷涂设备喷涂防腐蚀涂层，该内孔送粉大气等离子喷涂设备的等离子喷枪采用工作段延长的内孔喷枪，送粉位置距离喷枪出口15-25mm；喷涂工艺参数为：电流为450-550A，电压为65-75V，Ar气流量为60-100L·min^-1，H₂气流量为7-15L·min^-1，喷涂距离为120-130mm；喷涂分多道进行至预期厚度。

层状结构(层间为结合区域、裂纹、孔隙等)是热喷涂涂层典型的微观结构，典型的微观结构(不致密)导致涂层应用受限，尤其对气氛、熔盐等具有穿透特性的腐蚀介质防护效果差，如何提高涂层致密性是一大难点。