用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管制造技术

一种用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管，包括＃２０碳钢管基体（１），其特征是钢管上有０．０５－０．１５ｍｍ ＮｉＡｌ结合底涂层（２）、０．１０－０．３０ｍｍ ＮｉＣｒＦｅ－Ｃｒ↓［３］Ｃ↓［２］功能涂层（３）和硅铝树脂封孔涂层（４）。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管。西安交通大学专利技术的“一种抗热尘冲蚀的省煤器(专利号95211050.4)”中的省煤器管存在以下不足(1)采用氧—乙炔喷焊的方法，重熔温度过高，对管子的热输入量大，由于省煤器管壁厚较小(一般不超过5mm)，容易导致管子变形，大面积使用有困难；(2)喷焊层厚度大，要求0.5-2mm，降低了管子的传热系数，且使得喷焊层残余应力增大。(3)只有喷焊一种涂层，没有底层和封孔层，易因腐蚀性气氛的侵蚀而导致涂层失效。本技术的技术方案一种用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管，包括#20碳钢管基体，其特征是钢管上有0.05-0.15mm NiAl结合底涂层、0.10-0.30mmNiCrFe-Cr3C2功能涂层和硅铝树脂封孔涂层。所述NiAl结合底涂层(过渡层)成份为Ni 94-96％、Al 4-6％及少量喷涂过程中形成的Al2O3(Ni、Al的含量％是以忽略不计少量喷涂过程中形成的Al2O3为基础的)。它是采用φ2mm基本成分为Ni 94-96％，Al 4-6％的NiAl实芯丝材喷涂而成。喷涂NiAl底层是为了有效提高复合涂层的结合强度，保证锅炉省煤器管壁在高温工作时涂层和基体的良好结合。所述NiCrFe-Cr3C2功能涂层的化学成分和含量为材料名称Fe NiCr Al Mo Cr3C2含量(重量％) 48-605-10 5-102-32-327-30它是采用与现有技术不同配方的、由铁皮包络着NiCrFe-Cr3C2粉末，类似于药芯焊丝的管状丝材喷涂而成。所述硅铝树脂封孔层，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。采用北京廊桥技贸有限公司销售的硅铝树脂封孔剂刷涂而成。硅铝树脂封孔剂是一种空气干燥型的含片状铝粉的硅树脂，在抗氧化气氛中较为耐高温，可有效地填充涂层中的孔隙，防止腐蚀性气体进入涂层。本技术的制造工艺过程如下1.用喷砂处理的方法去除待喷涂管表面的油脂污垢、氧化皮、铁锈等附着物。2.在喷砂后三个小时内喷涂涂层，首先，用超音速电弧喷涂设备喷涂0.05-0.15mm NiAl底涂层。3.用超音速电弧喷涂设备喷涂NiCrFe-Cr3C2功能涂层0.10-0.30mm，作为耐冲蚀磨损功能层。4.用手工涂刷封孔涂层，加以封孔处理，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。封孔剂采用北京廊桥技贸有限公司销售的硅铝树脂封孔剂。本技术的优点和积极效果1.从涂层金相分析可以看出，由于NiAl丝材喷涂过程中放热反应，NiAl底涂层和#20碳钢管基体界面上有明显扩散现象，产生了部分冶金结合，因此，NiAl结合底涂层可有效提高复合涂层的结合强度；另外，NiAl涂层在省煤器管工作温度(400℃)时的线膨胀系数为12.8×10-6，和#20碳钢管(省煤器用钢)的线膨胀系数11.3×10-6比较接近，保证了锅炉省煤器管壁在高温工作时涂层和基体的良好结合。2.NiCrFe-Cr3C2功能层采用与现有技术不同配方的金属陶瓷型丝材制备而成，涂层中含有较多Cr和Fe的硬质相化合物，而且非常致密。涂层结合强度可达到30Mpa以上，涂层硬度也可达到HRC55以上，具有优良的抗高温腐蚀和耐磨性能。3.封孔层可有效地填充涂层中的孔隙，防止腐蚀性气体进入涂层削弱涂层的结合强度。4.超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂相比，具有更高的粒子飞行速度、更高的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好，且喷涂工件不变形，可获得高质量的涂层，涂层寿命高，管道使用寿命更有效地延长。具体实施的方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本技术，但对本技术不构成限制。显示在附图的省煤器管包括#20钢管基体1、0.06mm NiAl底涂层2、0.22mmNiCrFe-Cr3C2功能涂层3和硅铝树脂封孔涂层4。所用材料如上面所述。制造工艺过程如下1.用喷砂处理的方法去除待喷涂管表面的油脂污垢、氧化皮、铁锈等附着物。表1喷砂设备与工艺参数设备类型载气种类载气压力 砂粒种类 砂粒粒度喷砂距离射吸式喷枪 压缩空气6-7Mpa棕刚玉砂20目 70-100mm2.在喷砂后三个小时内喷涂涂层，首先，用超音速电弧喷涂设备喷涂0.06mmNiAl底涂层。喷涂设备美国UniqueCoat公司生产的超音速活性电弧喷涂系统(简称HVAA)，型号为MODEL SB-50。3.用超音速电弧喷涂设备喷涂NiCrFe-Cr3C2层0.22mm，作为耐冲蚀磨损功能层，NiCrFe-Cr3C2喷涂材料的化学成分和含量为材料名称 FeNiCr AlMoCr3C2含量(重量％)555 8 2 228表2超音速活性电弧喷涂工艺规范表编号 打底 功能层层喷涂丝材材质 NiAl NiCrFe-Cr3C2丝材喷涂电流(A) 180 189喷涂电压(V) 4042空气压力85 85(Psi)燃气压力85 85(Psi)涂层厚度(mm)0.06 0.224.用手工涂刷封孔涂层，加以封孔处理，共刷涂2道，厚度0.03mm。封孔剂采用北京廊桥技贸有限公司销售的硅铝树脂封孔剂所制备的省煤器管安装在50MW机组的锅炉(省煤器处烟温约300-500℃，烟速约10m/s，烟气中夹带大量的粉煤灰颗粒，以低冲击速度高温冲蚀磨损为主)上，经过10000多小时的使用，涂层与基体结合良好，无开裂、脱落和明显磨损腐蚀现象。将上述底涂层和NiCrFe-Cr3C2功能涂层的厚度分别改为0.10和0.20mm，制备工艺同上。所制备的6根省煤器管安装在200MW机组的省煤器上，运行情况良好，涂层与基体结合良好，无开裂、脱落和明显磨损腐蚀现象。权利要求1.一种用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管，包括#20碳钢管基体(1)，其特征是钢管上有0.05-0.15mm NiAl结合底涂层(2)、0.10-0.30mm NiCrFe-Cr3C2功能涂层(3)和硅铝树脂封孔涂层(4)。2.根据权利要求1中所述的省煤器管，其特征为NiAl结合底涂层成份为Ni 94-96％、Al 4-6％及少量喷涂过程中形成的Al2O3(Ni、Al的含量％是以忽略不计少量喷涂过程中形成的Al2O3为基础的)。3.根据权利要求1中所述的省煤器管，其特征为NiCrFe-Cr3C2功能涂层的化学成分和含量为材料名称 Fe Ni Cr Al Mo Cr3C2含量(重量％) 48-605-105-102-32-327-304.根据权利要求1-3中任何一种省煤器管，其特征为硅铝树脂封孔层，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。专利摘要本技术涉及一种用超音速电弧喷涂设备喷涂复合涂层的省煤器管，包括#20碳钢管基体(1)，其特征是钢管上有0.05－0.15mm NiAl结合底涂层(2)、0.10－0.30mmNiCrFe－Cr文档编号F22D1/02GK2575111SQ0227254公开日2003年9月24日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日专利技术者聂铭, 林介东, 刘红文, 童亮 申请人:广东省电力工业局试验研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂铭，林介东，刘红文，童亮，
申请(专利权)人：广东省电力工业局试验研究所，
类型：实用新型
国别省市：