一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层，其结构包括粘结层和工作层，所述粘结层置于工作层底端，所述粘结层为NiCrAlY粘结层，所述工作层为Al

A high temperature oxidation resistant thermal spray coating for gasifier burner and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层及其制备方法
本专利技术涉及煤化工
，具体为一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层及其制备方法。
技术介绍
燃烧器是能源化工领域应用最广泛的热能核心设备，在燃料燃烧加热物料或反应的工业场合均须用燃烧器，其工作稳定性和使用寿命直接影响整套工业系统的运行效率。特种燃烧器大都工作在高温、高压、纯氧、腐蚀、磨损等十分苛刻复杂环境下，致使燃烧器寿命缩短或损坏，不仅生产过程中因更换燃烧器耽误生产时间，而且在某种程度上将大大影响企业的经济效益。特种燃烧器是水煤浆加压气化工艺的关键设备，工作在气化炉内最恶劣的工况下，特别是其作为受热端的头部，工作条件苛刻，一般在1100℃的高温环境中，承受炉内2～10Mpa的高压，受到强氧化性气氛的侵蚀。目前，国内煤化工领域气化工艺用的特种燃烧器，进口设备价格昂贵，进口水煤浆加压气化用特种燃烧器的寿命仅约40～60天。频繁更换燃烧器会严重影响生产和能耗指标，而生产和节能环保方面对技术的要求也越来越高。随着越来越多煤气化项目的开展，新上项目在向大型化、多煤种化方向发展，特种燃烧器运行工况也越来越恶劣，对特种燃烧器的要求越来越高，每年检修以及备件市场也在不断拓展。因此，为解决燃烧器关键制造工艺的瓶颈，提高煤气化特种燃烧器的使用性能和寿命，突破现有技术的一些问题和发展“瓶颈”，探索水煤浆加压气化装置的节能途径，是非常有意义的。本专利技术以高温高压、腐蚀磨损剧烈的工作环境中的水煤浆加压气化所用的特种燃烧器(又称工艺烧嘴)为研究对象，提出特种燃烧器表面防护涂层的设计制备方案，提升燃烧器在负荷变化、物料参数不稳定情况下的长周期稳定运行能力，解决一直以来在煤气化技术业界的需求和未解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层及其制备方法，解决了
技术介绍
中所提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层，其结构包括粘结层和工作层，所述粘结层置于工作层底端，所述粘结层为NiCrAlY粘结层，所述工作层为Al2O3工作层，所述粘结层的涂层厚度为50μm～150μm，所述工作层的涂层厚度为200μm～400μm。作为本专利技术的一种优选实施方式，包括除油、零件吹砂、喷涂前保护、超音速火焰喷涂、大气等离子喷涂和清理，其具体步骤如下：步骤一：喷涂涂层前，采用丙酮擦洗部件，去除零件表面的油污；步骤二：喷砂处理，去除零件表面的氧化物并增加零件表面粗糙度，采用60目棕刚玉砂，吹砂压力为0.6MPa～0.8MPa；步骤三：在喷涂前，采用薄铁皮和高温胶带对零件的非喷涂区域进行保护；步骤四：采用氧-丙烷超音速火焰喷涂方法在高温合金UMCo-50基体表面制备底层的NiCrAlY粘结层；步骤五：采用大气等离子喷涂方法在NiCrAlY粘结层上制备Al2O3工作层；步骤六：喷涂结束后，去除薄铁皮和高温保护胶带。作为本专利技术的一种优选实施方式，氧-丙烷超音速火焰喷涂的喷涂参数为：氧气流量为230L/min～270L/min，丙烷流量为60L/min～100L/min，送粉速率为40g/min～60g/min，喷涂距离为180mm～220mm。作为本专利技术的一种优选实施方式，氧-丙烷超音速火焰喷涂的NiCrAlY粘结层所用的NiCrAlY合金粉末粒度在45μm～75μm之间，所述NiCrAlY粘结层的重量百分比为：Cr20％～25％，Al8～12％，Y0.8～1.2％，其余为Ni。作为本专利技术的一种优选实施方式，大气等离子喷涂Al2O3工作层的参数为：功率40KW～48KW，氩气流量为35L/min～45L/min，氢气流量为15L/min～20L/min，送粉速率为40g/min～60g/min，喷涂距离为90mm～120mm。作为本专利技术的一种优选实施方式，大气等离子喷涂Al2O3工作层所用的Al2O3的粉末粒度在15μm～45μm之间，所述Al2O3工作层涂层的重量为：Al2O397％～99％，余量TiO2。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述Al2O3工作层的涂层由亚稳态的γ-Al2O3与少量的α-Al2O3的两相构成。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术针对气化炉特种燃烧器在高温、高压、纯氧、腐蚀、磨损等复杂的工况环境，设计成双层涂层结构，可以显著提升涂层的耐高温氧化性能，扩大涂层的服役范围。2.本专利技术采用超音速火焰喷涂底层NiCrAlY粘结层，具有良好的粘结性，与基体UMCo-50的结合强度大于50MPa，维氏硬度为445～475HV0.3。3.本专利技术的NiCrAlY粘结层与Al2O3工作层的结合强度大于60MPa，Al2O3工作层的维氏硬度为1100～1200HV0.3，Al2O3工作层的孔隙含量为4％～7％；4.本专利技术的结构涂层在1100℃下具有良好的抗高温氧化能力，在经受1100℃高温氧化100h后其涂层硬度、结合强度等性能改变不大。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为耐高温氧化涂层体系的截面形貌图；图2为基体与NiCrAlY粘结层的截面组织形貌图；图3为等离子喷涂Al2O3涂层截面组织形貌；图4为氧-丙烷超音速喷涂NiCrAlY粘结层的相组成图；图5为等离子喷涂Al2O3涂层的相组成图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。请参阅图1-5，本专利技术提供一种技术方案：一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层，其结构包括粘结层和工作层，所述粘结层置于工作层底端，所述粘结层为NiCrAlY粘结层，所述工作层为Al2O3工作层，所述粘结层的涂层厚度为50μm～150μm，所述工作层的涂层厚度为200μm～400μm。气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层的制备方法，包括除油、零件吹砂、喷涂前保护、超音速火焰喷涂、大气等离子喷涂和清理，其具体步骤如下：步骤一：喷涂涂层前，采用丙酮擦洗部件，去除零件表面的油污；步骤二：喷砂处理，去除零件表面的氧化物并增加零件表面粗糙度，采用60目棕刚玉砂，吹砂压力为0.6MPa～0.8MPa；步骤三：在喷涂前，采用薄铁皮和高温胶带对零件的非喷涂区域进行保护；步骤四：采用氧-丙烷超音速火焰喷涂方法在高温合金UMCo-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层，其结构包括粘结层和工作层，所述粘结层置于工作层底端，所述粘结层为NiCrAlY粘结层，所述工作层为Al

【技术特征摘要】
1.一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层，其结构包括粘结层和工作层，所述粘结层置于工作层底端，所述粘结层为NiCrAlY粘结层，所述工作层为Al2O3工作层，所述粘结层的涂层厚度为50μm～150μm，所述工作层的涂层厚度为200μm～400μm。


2.根据权利要求1所述的一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于：包括除油、零件吹砂、喷涂前保护、超音速火焰喷涂、大气等离子喷涂和清理，其具体步骤如下：
步骤一：喷涂涂层前，采用丙酮擦洗部件，去除零件表面的油污；
步骤二：喷砂处理，去除零件表面的氧化物并增加零件表面粗糙度，采用60目棕刚玉砂，吹砂压力为0.6MPa～0.8MPa；
步骤三：在喷涂前，采用薄铁皮和高温胶带对零件的非喷涂区域进行保护；
步骤四：采用氧-丙烷超音速火焰喷涂方法在高温合金UMCo-50基体表面制备底层的NiCrAlY粘结层；
步骤五：采用大气等离子喷涂方法在NiCrAlY粘结层上制备Al2O3工作层；
步骤六：喷涂结束后，去除薄铁皮和高温保护胶带。


3.根据权利要求2所述的一种气化炉燃烧器用热喷涂抗高温氧化涂层的制备方法，其特征在于：氧-丙烷超音速火焰喷涂的喷涂参数为：氧气流量为230L/min～270L/min，丙烷流量为60L/min～100L/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，颜超，牙浩明，高艺明，王宏伟，陆志明，吴疆，
申请(专利权)人：北京航化节能环保技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11