[发明专利]一种粉芯线材、焚烧危废发电余热锅炉受热面耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粉芯线材、焚烧危废发电余热锅炉受热面耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法。粉芯线材包括外皮和包裹于外皮内的芯部，芯部为合金粉末填充；在芯部的合金粉末中，各元素的重量百分比含量为：铬35％‑40％，钼35％‑40％，铝1.5％‑2.5％，硼3％‑4％，硅7％‑12％，稀土0.4％‑0.6％，碳3％‑4.5％，余量为铁和不可避免的杂质；合金粉末的填充率为36％‑45％。该粉芯线材制备的涂层含有大量FeCrMo合金、硼化物、碳化物，具有耐高温氧化、高温氯腐蚀性能和耐磨特性，广泛适用于焚烧危废发电余热锅炉受热面高温氯腐蚀防护领域及其他电站煤锅炉受热面≤650℃的受热面高温腐蚀及冲蚀磨损防护。

技术领域

本发明涉及一种耐高温腐蚀合金涂层材料及其制备，属于表面工程技术和涂层新材料领域，适用于焚烧危废发电余热锅炉受热面的高温氯腐蚀防护领域，及其他电站煤锅炉受热面温度≤650℃的受热面的高温腐蚀及冲蚀磨损防护。

背景技术

我国城镇垃圾产量巨大。根据国家统计局数据，2000年时我国的常住人口城镇化率仅为36.22%，到2015年末为56.1%，年均增加1.33个百分点，城镇人口的不断增加使得城镇生活垃圾产生量与日俱增。

危险废物简称危废，主要包括工业危险废物和医疗废物，是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法判定的具有危险特性的废物，其处理方式和形式日益受到世界范围的重视。

2013年以前，受限于危废危害的认知和处理技术的局限性，我国的危险废弃物处理行业发展缓慢。2014年，工业危险废弃物较大的行业为化学原料和化学制品业，为865.1万吨；有色金属冶炼和压延加工业584.2万吨，非金属矿采选业561.6万吨；造纸和纸制品业490.9万吨；2015年，中国的危废产生量达4220万吨。

近年来出现了多起危险废物违规处置带来的人身伤害和环境污染事件，导致危废处置问题日益严重，因而，危废的处理方式方法得到蓬勃发展。其中，危废焚烧技术能够最大限度实现危废的减量化、无害化及资源化利用，是危废处置的最有效手段之一。

随着城市管理水平的要求提高和环保标准的日益严苛，国内垃圾焚烧尤其危废焚烧发电余热锅炉大量爆发式装备运行。但是，由于我国危废来源广、种类繁多、成分复杂、精细分类受限，因而，燃烧过程和燃烧后的高温烟气中含有大量的氯化盐碱、硫化盐碱，硫化气氛、氯化气氛等组分，这将导致焚烧炉尤其发电余热锅炉受热面材料发生严重的腐蚀磨损。这种情况成为困扰国内垃圾焚烧、危废焚烧锅炉及余热发电锅炉的一大技术难题。

目前，国内危废焚烧单位一般采用等离子堆焊或超音速火焰喷涂（HVOF）技术在相关腐蚀受热面及关键部件表面堆焊或喷涂防腐防磨功能涂层材料，涂层材料一般选用镍铬钼-碳化铬(NiCrMo-Cr3C2)合金材料，材料形式以实心焊丝和合金粉末材料为主，该两类工艺虽然比较先进，涂层性能优异，但在制备耐高温氯腐蚀涂层时需要高品质组分的NiCrMo合金材料，价格昂贵且效果一般，一般2mm厚度的涂层耐受5年左右，如等离子堆焊Ni625、C22合金涂层材料；且该系列技术工艺设备复杂，操作繁琐，涂层材料的沉积效率低下，成本过于高昂，如等离子堆焊Ni625合金涂层高达1.2万元/㎡以上，严重制约垃圾焚烧及危废焚烧装备系统的经济性和高参数大面积快速推广。

专利CN101497978A中公开了高铬钼合金电弧喷涂用粉芯线材，用于燃煤电站锅炉普通煤粉炉“四管”抗高温腐蚀-冲蚀磨损，钢厂转炉烟罩以及烟道防腐耐磨，各种轴类、曲轴、柱塞、造纸烘缸等修复。该粉芯线材的粉芯成分质量百分含量为：金属铬：22～29％；金属钼：5～9％；金属镍：2.5～10％；金属铝：4.0～6.5％；碳：0.5～1％；稀土：1.0～3.0％；余量：金属铁。然而，该粉芯线材在电弧喷涂的温度和熔凝速度条件下不易形成NiAl晶间化合物，反而促进Al₂O₃的形成，极易造成涂层脱氧造渣不足、涂层孔隙率高、致密度下降等性能缺陷，虽然该粉芯线材形成的涂层对于抗击磨损有利，但不利于腐蚀氛围，尤其还原性气氛腐蚀工况条件。