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一种烟气换热管的防护涂层及其制备方法技术

技术编号:19713208 阅读:34 留言:0更新日期:2018-12-08 18:40
本发明专利技术涉及一种烟气换热管的镍基防护涂层及其制备方法,属于换热管的防腐技术领域。按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:18%‑23%,Mo:4%‑15%,Fe:4%‑7%,Ti:0.5%‑2%,Co:0.6%‑1.9%,Si:0.7%‑1.8%,Al:4%‑10%,Mn:0.3%‑1%,C:0.07%‑0.18%,W:0.5%‑2.5%,余量为Ni。本发明专利技术的涂层制备工艺简单,具有良好的抗腐蚀性能,且涂层与管壁结合强度高,对基体换热影响小,不易脱落,性价比较高,有效降低锅炉或焚烧炉使用成本。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气换热管的防护涂层及其制备方法
本专利技术属于换热管的防腐
,尤其涉及一种烟气换热管的镍基防护涂层及其制备方法。
技术介绍
锅炉及焚烧炉中换热管水冷壁、过热器、再热器、省煤器发生腐蚀而统称为“四管”腐蚀,轻则影响换热管换热,降低运行效率,重则发生爆管,减少锅炉及焚烧炉寿命,带来极大地经济损失。炉膛燃烧过程中生成的硫酸盐、氯化盐、硫化物、氯化物等腐蚀物质随烟气经过换热管外壁,在管壁处附着粘结或者渗透,破坏管壁表面氧化膜,继而腐蚀管壁基体,造成严重的“四管”腐蚀。热喷涂技术是有效减缓管壁腐蚀,大大延长烟气管道使用寿命的重要手段。来源广泛、性价比高的涂层成分是有效热喷涂的基础与关键;目前,镍基涂层应用较为广泛,这种涂层以镍为主要成分,在此基础上添加铬、钼、铝、铁、硅等元素,形成以镍、铬为核心、多种元素协同作用的涂层体系,构成了抗腐蚀性能优越、粘结性能较好的镍基涂层。尽管镍基涂层有诸多优点,但是涂层成本与涂层在复杂环境下抗腐蚀性能的关系很难达到理想,高性价比的涂层是我国当前追求的目标。因此,有必要研究一种防腐性能好、性价比高、实用性强的换热管防腐涂层。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题,本专利技术旨在提供一种烟气换热管的镍基防护涂层及其制备方法,本专利技术的涂层对基体换热影响小、结合强度高、抗腐蚀性能好,使锅炉或焚烧炉换热管具备优越的抗腐蚀性能,能够有效地提高换热管的使用寿命,降低使用成本;同时,本专利技术的涂层制备工艺简单、实用性强、性价比高,极具应用前景。本专利技术的目的之一是提供一种烟气换热管的镍基防护涂层。本专利技术的目的之二是提供一种烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法。本专利技术的目的之三是提供一种涂覆有本专利技术镍基防护涂层的烟气换热管。本专利技术的目的之四是提供烟气换热管的镍基防护涂层及其制备方法、涂覆有本专利技术镍基防护涂层的烟气换热管的应用。首先,本专利技术公开了一种烟气换热管的镍基防护涂层,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:18%-23%,Mo:4%-15%,Fe:4%-7%,Ti:0.5%-2%,Co:0.6%-1.9%,Si:0.7%-1.8%,Al:4%-10%,Mn:0.3%-1%,C:0.07%-0.18%,W:0.5%-2.5%,余量为Ni。优选的,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:19%-22%,Mo:5%-10%,Fe:4%-5%,Ti:0.8%-1.5%,Co:0.95%-1.4%,Si:0.9%-1.3%,Al:5%-7%,Mn:0.4%-0.7%,C:0.09%-0.13%,W:0.9%-1.5%,余量为Ni。更优选的,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:21%,Mo:6%,Fe:4%,Ti:1%,Co:1%,Si:1%,Al:5%,Mn:0.5%,C:0.1%,W:1%,余量为Ni。其次,本专利技术公开了一种烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法:采用等离子喷涂技术将涂层材料喷涂在换热管基体表面。优选的,所述烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法包括如下步骤:(1)按比例将各组分在熔融状态下掺混,然后将得到的合金块破碎、球磨成微米级微粒;(2)对待涂覆的换热管基体表面进行清理、干燥,然后进行喷砂处理,以除去基体表面上的氧化层、锈层等;(3)将步骤(1)中的微米级微粒用等离子喷涂技术喷涂在步骤(2)喷砂处理后的换热管基体表面,即得。优选的,步骤(1)中,所述熔融温度为1400℃~1700℃,进一步优选为1500℃~1600℃,更优选为1550℃。优选的,步骤(1)中,所述微米级微粒的粒径为40~75μm,进一步优选为45~55μm。优选的,步骤(2)中,所述喷砂处理采用棕刚玉22号,喷砂角度为90°。优选的,步骤(3)中,所述等离子喷涂参数为:电压60V~70V,电流550A~570A,喷涂距离为12cm~13cm,氩气压力为0.74MPa~0.77MPa,氮气压力为0.70MPa~0.72MPa,氢气压力为0.39MPa~0.43MPa,冷却水压力为0.88MPa~0.92MPa,水温为21℃~23℃。优选的,步骤(3)中,所述喷涂的涂层厚度为230~300μm。再次,本专利技术公开了一种涂覆有镍基防护涂层的烟气换热管,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:18%-23%,Mo:4%-15%,Fe:4%-7%,Ti:0.5%-2%,Co:0.6%-1.9%,Si:0.7%-1.8%,Al:4%-10%,Mn:0.3%-1%,C:0.07%-0.18%,W:0.5%-2.5%,余量为Ni。优选的,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:19%-22%,Mo:5%-10%,Fe:4%-5%,Ti:0.8%-1.5%,Co:0.95%-1.4%,Si:0.9%-1.3%,Al:5%-7%,Mn:0.4%-0.7%,C:0.09%-0.13%,W:0.9%-1.5%,余量为Ni。更优选的,按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:21%,Mo:6%,Fe:4%,Ti:1%,Co:1%,Si:1%,Al:5%,Mn:0.5%,C:0.1%,W:1%,余量为Ni。优选的,喷涂在所述烟气换热管上的涂层厚度为230~300μm。最后,本专利技术还公开了烟气换热管的镍基防护涂层、涂覆有本专利技术镍基防护涂层的烟气换热管在烟气管道中的应用。与现有技术相比,本专利技术取得的有益效果是:(1)本专利技术制得的涂层与基体的结合强度高,抗氧化、硫化、氯化,尤其抗水蒸气腐蚀性能好,显著提高了换热管的使用寿命,减少了成本,是一种具有高性价比的烟气换热管防腐涂层。(2)本专利技术采用等离子喷涂技术对涂层进行喷涂,使涂层与基体结合强度高且不影响换热,工艺简单、实用性强。(3)本专利技术的涂层在模拟烟气气氛(氧气浓度4vol%,二氧化碳浓度15vol%,硫化氢浓度300ppm,氯化氢浓度100ppm,水蒸气浓度为8vol%,余量为氮气,温度450℃)条件下,进行腐蚀实验100h后,无喷涂涂层的样品增重量以及增重速率最高达到了有涂层样品的3.03倍,可以看出,本专利技术的涂层具有优越的抗腐蚀性能,能够有效地提高换热管的使用寿命。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。图1为在模拟烟气气氛(氧气浓度4vol%,二氧化碳浓度15vol%,硫化氢浓度300ppm,氯化氢浓度100ppm,水蒸气浓度为8vol%,余量为氮气,温度450℃)条件下,无喷涂涂层的样品与实施例3涂层样品的腐蚀增重示意图。图2为在不同模拟烟气气氛下,温度为450℃的条件下,进行腐蚀试验100h后,实施例3中涂层样品的腐蚀速率柱状图。具体实施方式应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种烟气换热管的镍基防护涂层,其特征在于:按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:18%‑23%,Mo:4%‑15%,Fe:4%‑7%,Ti:0.5%‑2%,Co:0.6%‑1.9%,Si:0.7%‑1.8%,Al:4%‑10%,Mn:0.3%‑1%,C:0.07%‑0.18%,W:0.5%‑2.5%,余量为Ni。

【技术特征摘要】
1.一种烟气换热管的镍基防护涂层,其特征在于:按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:18%-23%,Mo:4%-15%,Fe:4%-7%,Ti:0.5%-2%,Co:0.6%-1.9%,Si:0.7%-1.8%,Al:4%-10%,Mn:0.3%-1%,C:0.07%-0.18%,W:0.5%-2.5%,余量为Ni。2.如权利要求1所述的烟气换热管的镍基防护涂层,其特征在于:按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:19%-22%,Mo:5%-10%,Fe:4%-5%,Ti:0.8%-1.5%,Co:0.95%-1.4%,Si:0.9%-1.3%,Al:5%-7%,Mn:0.4%-0.7%,C:0.09%-0.13%,W:0.9%-1.5%,余量为Ni。3.如权利要求2所述的烟气换热管的镍基防护涂层,其特征在于:按质量百分比计,所述涂层由下列组分组成:Cr:21%,Mo:6%,Fe:4%,Ti:1%,Co:1%,Si:1%,Al:5%,Mn:0.5%,C:0.1%,W:1%,余量为Ni。4.如权利要求1-3任一项所述的烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法,其特征在于:采用等离子喷涂技术将涂层材料喷涂在换热管基体表面。5.如权利要求4所述的烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:(1)按比例将各组分在熔融掺混,然后将得到的合金块破碎、球磨成微米级微粒;(2)对待涂覆的换热管基体表面进行清理、干燥,然后进行喷砂处理;(3)将步骤(1)中的微米级微粒用等离子喷涂技术喷涂在步骤(2)所述的换热管基体表面,即得。6.如权利要求4所述的烟气换热管的镍基防护涂层的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述熔融温度为1400℃~1700℃,优选为,1500℃~1600℃,更优选为1550℃;或,步骤(1)中,所述微米级微粒的粒径为40~75μm,优选为45~55μm;或...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈娟汪亚军王黎明宋占龙董勇马春元
申请(专利权)人:山东大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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