[发明专利]一种同时提高电站锅炉管内外壁耐蚀性能的方法及装置

说明书

一种同时提高电站锅炉管内外壁耐蚀性能的方法及装置，通过对锅炉管进行表面处理；在真空环境中，对表面处理后的锅炉管进行加热，使其发生预氧化反应；将预氧化反应之后的锅炉管进行冷却，然后通入空气，得到内表面和外表面同时发生选择性氧化产生致密预氧化膜的锅炉管。装置包括由壳体与密封盖组成的反应室，反应室的外周设有加热装置；反应室的内腔中设有用于放置锅炉管的工件支架以及用于测量锅炉管表面温度的测温装置，壳体上开设抽真空接口；密封盖的盖体内部设有螺旋盘管，密封盖上开设有进水孔和出水孔，进水孔和出水孔与螺旋盘管的进水口和出水口相接。本发明不会损害锅炉管基体的力学性能，且工艺简单高效、环境友好。

技术领域

本发明属于锅炉管领域，涉及一种同时提高电站锅炉管内外壁耐蚀性能的方法及装置。

背景技术

过/再热器是超超临界火电机组锅炉关键部件，其服役环境非常苛刻，管内壁和外壁分别承受高温高压水蒸汽和烟气/煤灰的氧化腐蚀作用而形成腐蚀产物层，给锅炉的安全稳定运行带来很大的隐患。首先，这导致过/再热器管承受压力的有效壁厚减薄，使管易发生蠕变断裂。其次，低热传导率的腐蚀产物膜对管起到一定的屏蔽作用，引起超温。再者，在锅炉启停时，由于与合金的热膨胀系数差别较大，管内壁的氧化膜易发生剥落，剥落的氧化膜一方面会堵塞过/再热器管从而引发爆管，另一方面被高流速的蒸汽携带出，冲蚀高、中压段汽轮机叶片。

因此，为降低氧化和腐蚀带来的不良影响，亟需提高锅炉管的耐蚀性能，这也是电站材料研发的重点。目前研究人员已经提出的方案包括：(1)优化锅炉管的合金成分，提高耐蚀元素Cr、Al、Si和RE等的含量；(2)对锅炉管进行表面改性，通过渗铝或镀铬等方法使锅炉管表面形成富铝或富铬的防护涂层，从而使锅炉管表面在服役过程中快速形成连续完整的保护性Cr₂O₃膜或Al₂O₃膜。事实表明，上述方法都能提高锅炉管的耐蚀性能，但优化合金成分需要通过大量实验迭代验证，以兼顾对合金力学性能、加工性能以及焊接性能等的影响，因此成本极高、效率较低；而表面改性涂层在服役过程中与基体之间发生元素互扩散，可能损害基体的力学性能，并且涂层制备工艺复杂，通常会带来一定的环境污染。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的提高锅炉管耐腐蚀性能效果不佳的问题，提供一种同时提高电站锅炉管内外壁耐蚀性能的方法及装置，在提高耐蚀性能的基础上不会损害锅炉管基体的力学性能，且工艺简单高效、环境友好。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种同时提高电站锅炉管内外壁耐蚀性能的方法，包括以下步骤：

-对锅炉管进行表面处理；

-在真空环境中，对表面处理后的锅炉管进行加热，使其发生预氧化反应；

-将预氧化反应之后的锅炉管进行冷却，然后通入空气，得到内表面和外表面同时发生选择性氧化产生致密预氧化膜的锅炉管。

优选的，加热过程中使锅炉管内表面和外表面的轴向温度分布均匀。

优选的，所述的锅炉管采用奥氏体耐热钢制成，所述的致密预氧化膜为Cr₂O₃膜。

优选的，表面处理使锅炉管的表面质量满足GB5310-2008《高压锅炉用无缝钢管》要求。

优选的，所述表面处理的具体方式为吹砂处理或酸洗处理。

优选的，所述真空环境的真空度在10^-2～10^-4Pa的范围内。

优选的，预氧化反应的温度不高于锅炉管的管材回火温度，预氧化反应时间为10～60min。