本发明专利技术公开了电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层及其激光重熔成型工艺，铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：55.1-66.2，Cr：24.4-34.3，B：2.4-3.4，Si：1.5-2.9，Mo：1.7-3.9，Nb：1.6-3.8。该成型工艺包括：制备铁基非晶粉芯丝，采用超音速电弧喷涂法，在钢材质的换热管表面先制备铁基热喷涂合金层；再以掺钕钇铝石榴石激光为热源，对局部极易发生低温酸露点腐蚀部位的热喷涂层进行激光重熔成型，形成致密的铁基非晶复合涂层，该涂层与基体为冶金结合，没有裂纹和空隙。本发明专利技术防止了低温酸露点腐蚀的转移，从而显著提高烟气余热回收系统的服役周期，并减轻低温酸露点腐蚀问题，应用潜力巨大。
【技术实现步骤摘要】
电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层及其激光重熔成型工艺
本专利技术属于电站锅炉表面防护领域，具体是指电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层及其激光重熔成型工艺。
技术介绍
为了充分利用烟气余热，降低排烟温度，提高锅炉热效率，大部分电厂锅炉的尾部都加装了空气预热器和省煤器等烟气余热回收系统。但是作为锅炉尾部的空气预热器和低温省煤器，通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低温烟气区域，工作条件比较恶劣，容易出现低温腐蚀和堵灰。原因有两个方面:一是烟气中存在着三氧化硫；二是受热面的金属壁温低于烟气中的酸露点温度。当燃用含硫量较多的燃料时，燃料中的硫份在燃烧后，大部分变成二氧化硫，在一定条件下其中的少部分进一步氧化成三氧化硫气体。 三氧化硫气体与水蒸汽能结合成硫酸蒸汽，其凝结露点温度高达120°C以上，露点温度越高，烟气含酸量愈大，腐蚀堵灰愈严重。当空气预热器管壁温度低于所生成的硫酸露点时，硫酸就在管壁上凝结而产生低温腐蚀。硫酸象一层胶膜，一面粘在管壁上腐蚀，一面不断粘着烟灰，形成多种硫酸盐，并逐渐增厚，这就是低温式结渣。处在锅炉低温区域的空气预热器和低温省煤器，一旦发生低温腐蚀和堵灰，就会造成烟气通道堵塞，引风阻力增大，锅炉正压燃烧。这不但降低了锅炉出力，甚至造成被迫停炉。 腐蚀的结果会造成空气预热器和低温省煤器的管子泄漏损坏，造成严重漏风，弓丨起燃烧工况恶化。严重时不得不经常更换受热面，既增加了维修工作量和材料损耗，又影响了锅炉的正常运行，冷空气进入烟气侧，还会降低烟温，加速低温腐蚀及堵灰的速度，从而影响锅炉安全运行。 非晶态是人们早已熟悉的一种物质形态，它通常指熔体、液体和不具有晶体结构的非金属物质。非晶态是与晶态相区别的一类结构状态，其原子或分子的空间排列不具备长程有序，只是由于原子间的相互关联作用，使其在数个原子间距的小区域内仍然保持着某些短程有序特征。非晶态合金，又称金属玻璃(Metallic-Glasses)，固态时其原子在三维空间是长程无序排列，仅存在短程有序性，并且于一定温度范围内保持这种状态相对稳定的合金，是兼有金属和玻璃两者截然不同性质的材料。非晶材料由于具有独特的结构特点，导致非晶合金的力学、物理和化学性能有许多优点，诸如具有高强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、优异的软磁性能等。 近年来随着块体非晶合金成分的发现及制备技术的发展，人们越来越关注非晶合金各种性能。激光熔覆的发展可以追溯到60年代。当时许多学者致力于在低熔点基体上熔覆抗磨材料，这些材料包括:钨及其碳化物，铝、担、徕、妮、钦及其碳化物和氧化铝，大部分采用等离子或火焰喷涂的方法，将熔覆材料预置在基体材料上，随后进行激光熔覆。1976年，美国AVCO公司.DS.Gnanamuthu获得了自动送丝激光熔覆装置的专利。 由于技术上的问题，20世纪70年代中期到80年代中期，激光熔覆经历了发展相对缓慢的时期。到80年代末，激光熔覆技术得到了迅速的发展。近年来一些关于利用激光熔覆技术制造大厚度涂层的研究也逐步兴起。经过四十多年的发展，激光熔覆已成为材料表面工程领域的前沿和热门课题。 激光熔覆适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、氧化腐蚀，局部要求特殊性能(局部光敏、热敏、超导、强磁性能要求)的零部件，且材料的成分亦不受通常的冶金热力学条件的限制，因此应用相当广泛。激光熔覆不仅将高熔点的材料熔覆在低熔点的基材表面以提高材料表面层的性能，而且赋予它新的性能，缩短生产周期，降低制造成本，尤其在地球蕴藏的有限战略金属元素的大量消耗的今天，该技术引起了西方各国的高度关注。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层，该铁基非晶复合涂层能够显著对烟气余热回收系统进行局部耐低温酸露点腐蚀强化防护，防止了低温酸露点腐蚀的转移，从而显著提高烟气余热回收系统的服役周期，并减轻低温酸露点腐蚀问题，应用潜力巨大。 本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现的:电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层，其特征在于:所述铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比 Wt.% %:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8。 本专利技术中，作为优选例，所述铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.Y0 为:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:2.0-3.9，Nb:1.9。 本专利技术中，铁基非晶复合涂层以铁(Fe)作为基体元素，可溶入具有耐蚀特性的铬(Cr)、钥(Mo)等合金元素，铬是提高铁基熔覆层材料在氧化性腐蚀介质中耐腐蚀性和抗点蚀能力的基本元素，随着铬含量的提高，还可使熔覆层的抗冲蚀能力增强；钥的作用是增加合金的钝化能力，使熔覆层材料的钝态稳定性和抗点蚀能力大大提高，显著提高熔覆层材料的耐局部腐蚀和耐氯化物晶间腐蚀的性能。 合金中含有大量硅(Si)、硼(B)等小尺寸半径原子，提高了复杂多元铁基合金体系的混乱度，有利于提高微观组织结构的形成能力，从而提高涂层的致密程度。另外，添加稀土元素铌(Nb)可以起到细化晶粒和细晶强化的作用，此外还能提高合金的耐腐蚀性能。 本专利技术的目的之二是提供电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层的激光重熔成型工艺，该成型工艺操作简单，对施工条件要求低，并且能够成型铁基非晶复合涂层，所成型的铁基非晶复合涂层能够显著增强锅炉换热管的耐局部腐蚀性能以及耐氯化物晶间腐蚀的性能。 本专利技术的上述目的通过如下技术方案来实现的:电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层的激光重熔成型工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤: (I)制备铁基非晶粉芯丝，所述铁基非晶粉芯丝中各组分及其所占的质量百分比 wt.% 为:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8，铁基非晶粉芯丝的外径为1.6-2mm ； (2)对电站锅炉烟气余热回收系统中换热管的表面首先进行喷砂除锈，直至露出新鲜的金属基材，然后以步骤(I)获得的铁基非晶粉芯丝为母材，对新鲜的金属基材进行超音速电弧喷涂，喷涂厚度为0.4-0.8mm ； (3)喷涂完毕后，对换热管易发生酸露点腐蚀的部位，以功率为400-800W的掺钕钇铝石榴石激光为热源进行激光重熔成型，形成铁基非晶复合涂层，铁基非晶复合涂层的厚度为0.3-0.5_，维氏硬度大于600HV，铁基非晶复合涂层与换热管的金属基体之间为冶金结合，从而避免换热管易发生酸露点腐蚀的部位可能出现内部空隙和裂纹的现象发生，以增强锅炉换热管的耐局部腐蚀性能以及耐氯化物晶间腐蚀的性能。 本专利技术中，作为优选例，所述步骤(I)中，所述铁基非晶粉芯丝中各组分及其所占的质量百分比 wt.% %:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo: 2.0-3.9，Nb:1.9。 本专利技术中，所述步骤(I本文档来自技高网...
【技术保护点】
电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层，其特征在于：所述铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.％为：Fe：55.1‑66.2，Cr：24.4‑34.3，B：2.4‑3.4，Si：1.5‑2.9，Mo：1.7‑3.9，Nb：1.6‑3.8。
【技术特征摘要】
1.电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层，其特征在于:所述铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比Wt.%为:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8。2.根据权利要求1所述的电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层，其特征在于:所述铁基非晶复合涂层中各组分及其所占的质量百分比wt.%为:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:2.0-3.9，Nb:1.9。3.电站锅炉烟气余热回收系统中换热管防护用铁基非晶复合涂层的激光重熔成型工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤: (1)制备铁基非晶粉芯丝，所述铁基非晶粉芯丝中各组分及其所占的质量百分比wt.% 为:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8，铁基非晶粉芯丝的外径为1.6-2mm ； (2)对电站锅炉烟气余热回收系统中换热管的表面首先进行喷砂除锈，直至露出新鲜的金属基材，然后以步骤(I)获得的铁基非晶粉芯丝为母材，对新鲜的金属基材进行超音速电弧喷涂，喷涂厚度为0.4-0.8mm ； (3)喷涂完毕后，对换热管易发生酸露点腐...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋景慧，侯勇，徐齐胜，王永田，湛志钢，徐钢，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。