锅炉受热面防磨喷涂 原理及性能指标
一、锅炉受热面防磨喷涂类型
• 1、金属热喷涂； • 2、高温耐磨防腐喷涂； • 3、电弧喷涂； • 4、特种陶瓷喷涂； • 5、钠米材料喷涂。
二、喷涂技术应用
• 火力发电厂中，高速烟气携带的飞灰颗粒
对金属基体表面的撞击、滑动形成冲蚀磨 损和磨粒磨损，承压部件的磨损主要是由 这两种磨损形成的，有时还存在高温硫腐 蚀等，严重危及电厂安全运行。 • 采用系列喷涂技术是解决锅炉承压部件磨 损、腐蚀的最佳途径。
≤ 0.1 mm / 年 ＜ 1.5 % 与金属相近： 8.9×10 -6/ K 8燃气体作为热源将特殊复
合合金粉末融化形成粒子，经特殊的螺旋混式气 方式和射吸式进气将雾化粒子流以250m/s的速度 方式和射吸式进气将雾化粒子流以250m/s的速度 喷向工件表面形成涂层。 亚音速喷涂具有喷涂速度快、结合强度高、空隙 率低、工件不变形等特点，具有很强的抗腐耐磨 性能。主要应用于汽轮机缸体、泵类、加热器内 壁抗气蚀防腐及承压部件防磨。 采用分层喷涂（即基层、中间过渡层、表面层） 工艺，更是将结合强度和防磨抗蚀性能极大的提 高。
择) 结合强度：>41.3Mpa 结合强度：>41.3Mpa 硬度：≥ 硬度：≥60HRC 抗氧化性能：在800℃ 抗氧化性能：在800℃时抗冲击、抗氧化性 是#10钢的20倍 #10钢的20倍 耐冲蚀磨损：耐冲蚀性能是#10钢的10倍 耐冲蚀磨损：耐冲蚀性能是#10钢的10倍 平均磨损速度：≤0.13㎜ 平均磨损速度：≤0.13㎜/年 孔隙率：<2% 孔隙率：<2% 膨胀系数：与金属相近：8.8×10膨胀系数：与金属相近：8.8×10-6/K
超音速喷涂性能指标
名 称 涂层厚度 结合强度 硬度 平均磨损速度 孔隙率 膨胀系数 性能指标
≤ 0.2 mm 70 MPa ≥ 69 HRC
≤ 0.03 mm / 年 ＜ 2 % 与金属相近： 10.6×10 -6/ K 10.6×
注：适用于阀门密封面、汽轮机转子叶片喷涂
⑶ 等离子喷涂
• 等离子喷涂采用氩气启弧、氮气加氢气做
喷涂工艺要求
• 防磨电弧喷涂特种丝材（CNB-98A CNB） • CNB-98A就是针对在高温环境中经受严重颗粒冲蚀和磨粒磨 CNB损兼有的工作表面、并采用电弧喷涂工艺进行有效强化而 设计制造的喷涂材料。 • CNB-98A采用电弧喷涂工艺,推荐的工艺参数如下(供参考) CNB-98A采用电弧喷涂工艺,推荐的工艺参数如下(供参考) • 电流:250～300A 电流:250～ • 电压:33～36V 电压:33～ • 喷涂距离:200～300mm 喷涂距离:200～ • 喷枪移动速度：12～17cm/秒 喷枪移动速度：12～17cm/秒 • 喷涂角度:45～90度 喷涂角度:45～90度 • 喷涂温度：100~150℃ 喷涂温度：100~150℃
热震性：涂层室温24小时固化，做冷热实验 热震性：涂层室温24小时固化，做冷热实验 （800℃~25℃）表明：涂层不开裂、不脱落。 800℃~25℃
⑹ 火焰喷涂
• 火焰喷涂是采用氧气及燃料气体燃烧产生
的高温将基体材料加热，把自熔性合金粉 末均匀地喷洒沉积于工件表面，再经过火 焰熔涂，使合金粉末与基材相互熔敷，相 互渗透而形成的一种结构致密的防磨层。 • 应用于火力发电厂的引风机、排风机等叶 轮防磨，中速磨磨辊、磨瓦防磨。
超音速电弧喷涂性能指标
名 称 涂层厚度 结合强度 硬度 抗氧化性能 耐冲蚀磨损 平均磨损速度 孔隙率 膨胀系数 性能指标
0.3 mm ~ 1.0 mm ≥41.3 MPa ≥60 HRC
在800℃时抗冲击、抗氧化性是 800℃ #10钢的20倍 #10钢的20倍
抗冲蚀性能是#10钢的10倍 抗冲蚀性能是#10钢的10倍 ≤ 0.13 mm/年 mm/年 ＜ 2 % 与金属相近： 8.8×10 -6/ K 8.8×
冷喷涂性能指标
名 外观 比重 导热系数 热膨胀系数 耐磨性 耐蚀性 使用温度 称
灰白色 3.5 g / cm3
良好的导热性18.6 良好的导热性18.6 W / cm.K 9.5× 9.5×10 -6/ K，与金属管接近 K，与金属管接近
性能指标
为调质#45钢的2~3倍 45钢的2~3倍 3%H2SO4液三个月无变化 300℃~800℃ 300℃~800℃
Ni3CrTi合金 Ni3CrTi合金
喷涂工艺要求
• 涂层性能： • 涂层厚度:可喷涂较厚的涂层,即使到2mm,其结合 涂层厚度:可喷涂较厚的涂层,即使到2mm,其结合 • • •
强度并无显著变化. 强度并无显著变化. 结合强度：＞41.3Mpa(北京625所测试6 结合强度：＞41.3Mpa(北京625所测试6组数据 均值) 均值) 孔隙率:<2%(北京矿冶研究院测试) 孔隙率:<2%(北京矿冶研究院测试) 抗高温性能: 800℃时抗氧化性能是10号钢的20 抗高温性能:在800℃时抗氧化性能是10号钢的20 倍.在冲击角为90°时,只有在>800℃时抗冲蚀性 在冲击角为90° 只有在>800℃ 能下降,当冲击角为25° 即使>1000℃ 能下降,当冲击角为25°时,即使>1000℃,抗冲蚀 性亦不减退. 性亦不减退.
火焰喷涂性能指标
名 结合强度 硬度 孔隙率 涂层厚度 称 性能指标
涂层与基体形成显微冶金 结合 20~65 HRC
＜ 1.0 % ≥ 0.15 mm
注：但因易融穿管壁或急剧热缩下易产生裂纹 等原因，现在一般不用作锅炉承压部件防磨。
四、喷涂工艺要求
• 电弧喷涂： • 技术标准 • 涂层厚度：0.3~1.0㎜(可根据实际情况选 涂层厚度：0.3~1.0㎜ • • • • • • •
三、当前先进的喷涂技术
• 1、超音速电弧喷涂； • 2、超音速喷涂； • 3、等离子喷涂； • 4、亚音速喷涂； • 5、冷喷涂； • 6、火焰喷涂；
⑴超音速电弧喷涂
• 电弧喷涂，是用电弧喷涂机，利用燃烧于
两根焊丝端部之间的电弧将均匀送进的专 用丝材熔化，压缩空气经拉阀尔喷嘴加速 后，将熔化的丝材颗粒雾化、加速、喷向 工件形成涂层。 • 选用不同性能的丝材，涂层可起到防磨和 防腐作用，根据目的选用丝材。 • 主要用于电厂承压部件的防磨和防腐。
喷涂技术应用
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喷涂工艺要求
• 冷喷涂：
①施工工艺流程: 表面清灰→化学清洗→ ①施工工艺流程: 表面清灰→化学清洗→机械 除锈→ 除锈→喷涂防磨层 ②表面清灰: ②表面清灰:用扫把、压缩空气、自来水、抹 布等工具清理施工部位的浮灰及杂物。 ③用专用化学清洗剂清洗表面。
喷涂工艺要求
④机械除锈除垢（喷石英砂除锈）。 ⑤用专用喷枪进行喷涂（GN、GM系列涂料+耐 GN、GM系列涂料+ 高温胶液）。 ⑥进行喷涂层质量验收。
为离子气，气体在喷嘴内经电弧燃烧电离 形成高能等离子弧气束，将合金粉末注入 等离子束流中，粉末熔融并以很高的速度 冲击基体表面，形成坚固的涂层。 • 适用于精密元器件表面喷涂。
等离子喷涂性能指标
名 称 涂层厚度 结合强度 硬度 平均磨损速度 孔隙率 膨胀系数 性能指标
0.1 mm ~ 1.0 mm 50 MPa ≥ 67 HRC
喷涂工艺要求 ①用10---12目石英砂对设备表面进行喷砂处理，其作 10---12目石英砂对设备表面进行喷砂处理，其作
用：清除金属表面锈斑及油污 ；增加金属表面粗 糙度，管壁打磨减薄量不超过管壁厚度的0.08~0.1 ㎜ ；清洁金属表面；喷涂前对管排进行喷砂处理， 漏出金属光泽并保持一定粗糙度，以利于喷涂层粘 接。 。 ②针对设备部位选材 ：选材必须具有与喷涂部件的钢 材的相同的膨胀性和收缩性, 材的相同的膨胀性和收缩性,涂层对水冷壁管材的 物理和化学性能没有任何危害。 ③实施电弧喷涂，喷涂时合理控制喷涂温度，防止管 子过热及电弧损伤; 子过热及电弧损伤;涂层均匀、平整、无剥落、无 起皮、无漏喷现象，涂层厚度0.3~0.6 ㎜左右。 ④进行封孔处理 。 ⑤进行喷涂质量验收。
⑵超音速喷涂
• 超音速喷涂技术是一项先进的防磨技术。
用氧气和液态燃料通过预混合系统在高压 下输入燃烧室爆燃，形成高压气流。气流 通过拉阀尔喷嘴膨胀，加速到1500m/s，该 通过拉阀尔喷嘴膨胀，加速到1500m/s，该 气流将合金粒子加热并加速到二次喷嘴， 高能粒子束冲击到基材表面，形成致密、 高强附着性涂层。 • 耐高温、抗磨、耐气蚀、微创面修复。
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亚音速喷涂性能指标
名 称 涂层粒子速度 结合强度 硬度 工件变形 孔隙率 性能指标 250 m / s 63 MPa 与涂层材料有关 不变形 ＜ 1.0 %
注：应用于汽轮机缸体、泵类、加热器内壁抗 气蚀防腐及承压部件防磨。
⑸ 冷喷涂
• 冷喷涂是由超硬复合材料，超细抗磨粒子
以及多种助剂合成，属反应型双组份无机 盐涂料，涂层在高温下形成耐磨性极高的 陶瓷结构。 • 主要应用于锅炉尾部受热面（省煤器）的 管壁防磨等。