一种热喷涂玻璃层封孔制备方法 |
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| 申请号 | CN202011038811.2 | 申请日 | 2020-09-28 | 公开(公告)号 | CN112342545B | 公开(公告)日 | 2022-12-06 |
| 申请人 | 中电华创(苏州)电力技术研究有限公司; 合肥科德电力表面技术有限公司; | 发明人 | 宁新宇; 吴震坤; 唐文; 王平; 牛晓鸣; 胡传友; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 热 喷涂 玻璃层封孔制备方法，包括以下步骤：先制备粘结剂，之后，将粘结剂和玻璃粉、 硅 灰石混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到 电弧 喷涂层表面，干燥后得到浆料层，对浆料层进行加热，使浆料内的玻璃粉熔融，冷却后形成致密的玻璃层；本发明的有益效果：对电弧喷涂层表面复合的玻璃层进行热熔处理形成致密的玻璃层后，能够大幅度的降低复合层的平均孔隙率，同时显著提高复合层的附着能 力 ，防止在后期使用中脱落而降低防腐性能以及使用寿命；粘结剂的占比越高，对复合层的附着能力提升越高，但平均孔隙率较低；在提高附着能力，防止后期使用中脱落，提高使用寿命的同时防腐能力有所降低，适合在高冲击低 腐蚀 性环境下使用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种热喷涂玻璃层封孔制备方法，其特征在于包括以下步骤：先制备粘结剂，之后，将粘结剂和玻璃粉、硅灰石混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到电弧喷涂层表面，干燥后得到浆料层，对浆料层进行加热，使浆料内的玻璃粉熔融，冷却后形成致密的玻璃层； |
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| 说明书全文 | 一种热喷涂玻璃层封孔制备方法技术领域背景技术[0002] 火力发电厂的换热器高温受热面，常常因高温氧化、腐蚀而早期失效。随着大容量、高参数锅炉的应用，这种高温腐蚀现象更加明显，并且严重影响了电厂的安全运行，是造成机组非正常停机的一个重要因素。高温腐蚀现象存在于不同容量机组锅炉上，蒸汽参数有次高温高压、高温高压、超高温高压和亚临界压力，使用的燃料有无烟煤、半无烟煤和贫煤，国外使用褐煤的机组也存在着类似的情况。 [0003] 换热器高温腐蚀的过程比较复杂，目前一般认为高温腐蚀的发生与下列因素有关：燃煤含硫量高；受热面区域烟温高；换热器经常处于还原性气氛中；受热面材质不耐高温腐蚀；含有可燃物的煤粉火焰直接冲换热器等。 [0004] 煤的含硫量高时，换热器外部沉积物的化学构成易于促成高温腐蚀的发生。如果换热器外部经常遭受含有大量未燃尽煤粉火焰的冲刷，使二硫化铁(FeS2)随煤粉颗粒或灰份粘附在管壁上，经炉内催化形成的原子S和SO3会使水冷壁产生高温腐蚀；在缺氧的情况下如果水冷壁面附近的还原性气体H2S和CO的含量较高时，也会使换热器产生高温腐蚀。 [0005] 1)煤在燃烧过程中，煤中黄铁矿(主要成分为FeS2和SiO2)将发生如下反应生成游离态的硫，形成硫化气氛。 [0006] FeS2→FeS+S (1) [0007] 众所周知，合金在氧化、硫化气氛中，对于给定的环境分压，存在一个临界氧分压值，大于此值才会在合金表面生成连续的具有氧化性的保护膜，或者对于一个给定的氧分压，硫必须低于一个临界值合金表面才会有保护膜生成。由于锅炉结构参数、运行状况、煤种等问题都会在换热器周同形成还原性气氛，致使保护性氧化膜无法生成或不稳定。此时钢的主要腐蚀反应如(2)～(4)式所示，同时，气体成分中含有大量的H2、CO、CO2、H2O、H2S(烟气中的H2S、SO2也可进一步生成S)，使腐蚀过程进一步复杂化。 [0008] Fe+S→FeS (2) [0009] Fe+H2S→FeS+H2 (3) [0010] FeO+H2S→FeS+H2O (4) [0011] 2)锅炉燃烧过程中，燃料中大部分硫都氧化成SO2，其中大约有0.5％～5％氧化成SO3，SO2、SO3在高温状态下均呈气态，SO3和水结合生成对受热面有腐蚀作用的H2SO4。 [0013] Na2O+SO3→Na2SO4 (5) [0014] K2O+SO3→K2SO4 (6) [0015] 这些硫酸盐使换热器的保护膜破坏，生成复合硫酸盐。 [0016] 3K2SO4+Fe2O3+3SO3→2K3Fe(SO4)3 (7) [0017] 3Na2SO4+Fe2O3+3SO3→2Na3Fe(SO4)3 (8) [0018] 换热器上沉积了大量的未燃尽的焦渣，主要成分为FeS2，FeS2发生缓慢的氧化变成FeS和Fe3O4，在换热器附近生成SO3，致使上述反应加速。 [0019] 在换热器的低温段，这些复合硫酸盐呈固态，有降低腐蚀的倾向；但是，在高温段，这些复合硫酸盐呈液态直接对换热器产生腐蚀： [0020] [0021] [0023] 3K2S2O7+Fe2O3→2K3Fe(SO4)3 (11) [0024] 3Na2S2O7+Fe2O3→2Na3Fe(SO4)3 (12) [0026] 2K3Fe(SO4)3→3K2SO4+3SO3+Fe2O3 (13) [0027] 2Na3Fe(SO4)3→3Na2SO4+3SO3+Fe2O3 (14) [0028] 生成新的碱类金属硫酸盐层，在SO3作用下不断使管壁受到腐蚀。 [0029] 上述的高温硫化腐蚀的失效形式主要发生在锅炉内部还原性气氛聚集的区域，主要发生于燃烧器附近缺氧的区域内，即主要发生在燃烧器附近的换热器上。 发明内容[0031] 本发明针对现有技术的不足，提供了一种热喷涂玻璃层封孔制备方法。 [0032] 本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的： [0033] 一种热喷涂玻璃层封孔制备方法，包括以下步骤：先制备粘结剂，之后，将粘结剂和玻璃粉、硅灰石混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到电弧喷涂层表面，干燥后得到浆料层，对浆料层进行加热，使浆料内的玻璃粉熔融，冷却后形成致密的玻璃层。 [0034] 作为上述技术方案的改进，所述粘结剂的配方为：硅溶胶83‑88份，氧化铈0.5‑1份，有机环氧树脂10‑15份，分散剂0.5‑1份。 [0035] 作为上述技术方案的改进，所述粘结剂的制备过程如下，将各组分按比例加入到分散器中，以1200r/min的转速进行搅拌，搅拌时间为30min。 [0036] 作为上述技术方案的改进，所述浆料的配方为：粘结剂30‑40份，玻璃粉55‑70份，硅灰石5‑8份。 [0037] 作为上述技术方案的改进，所述玻璃粉的熔点为750℃。 [0038] 作为上述技术方案的改进，采用氧‑乙炔火焰对浆料层进行加热。 [0039] 本发明的有益效果：对电弧喷涂层表面复合的玻璃层进行热熔处理形成致密的玻璃层后，能够大幅度的降低复合层的平均孔隙率，同时显著提高复合层的附着能力，防止在后期使用中脱落而降低防腐性能以及使用寿命。 [0041] 图1为本发明实施例1中复合层的电镜扫描图； [0042] 图2为本发明实施例2中复合层的电镜扫描图； [0043] 图3为本发明对比例中未进行熔融的复合层的电镜扫描图； [0044] 图4为本发明原始例中电弧喷涂层的电镜扫描图； 具体实施方式[0045] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0046] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。 [0047] 实施例1 [0048] 本实施例所述一种热喷涂玻璃层封孔制备方法，包括以下步骤：先制备粘结剂，将硅溶胶83份，氧化铈1份，有机环氧树脂15份，分散剂1份加入到分散器中，以1200r/min的转速进行搅拌，搅拌时间为30min；之后，将粘结剂40份，熔点为750℃的玻璃粉55份，硅灰石8份混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到电弧喷涂层表面，干燥后得到浆料层，采用氧‑乙炔火焰对浆料层进行加热，使浆料内的玻璃粉熔融，冷却后形成致密的玻璃层。 [0049] 电弧喷涂层表面复合玻璃层的复合层的平均孔隙率为0.33％；腐蚀试验后复合层的电镜扫描图如图1所示；采用拉伸法测量复合层的附着能力，其粘结强度为78MPa。 [0050] 实施例2 [0051] 本实施例所述一种热喷涂玻璃层封孔制备方法，包括以下步骤：先制备粘结剂，将硅溶胶88份，氧化铈0.5份，有机环氧树脂10份，分散剂0.5份加入到分散器中，以1200r/min的转速进行搅拌，搅拌时间为30min；之后，将粘结剂30份，熔点为750℃的玻璃粉70份，硅灰石5份混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到电弧喷涂层表面，干燥后得到浆料层，采用氧‑乙炔火焰对浆料层进行加热，使浆料内的玻璃粉熔融，冷却后形成致密的玻璃层。 [0052] 电弧喷涂层表面复合玻璃层的复合层的平均孔隙率为0.2％；腐蚀试验后复合层的电镜扫描图如图3所示；采用拉伸法测量复合层的附着能力，其粘结强度为65MPa。 [0053] 对比例 [0054] 本实施例所述一种热喷涂玻璃层封孔制备方法，包括以下步骤：先制备粘结剂，将硅溶胶88份，氧化铈0.5份，有机环氧树脂10份，分散剂0.5份加入到分散器中，以1200r/min的转速进行搅拌，搅拌时间为30min；之后，将粘结剂30份，熔点为750℃的玻璃粉70份，硅灰石5份混合成浆料，再将制成的浆料喷涂到电弧喷涂层表面，干燥后得到浆料层。 [0055] 电弧喷涂层表面复合玻璃层的复合层的平均孔隙率为0.56％；腐蚀试验后复合层的电镜扫描图如图3所示；采用拉伸法测量复合层的附着能力，其粘结强度为28MPa。 [0056] 原始例 [0057] 仅做电弧喷涂层进行防腐，不进行封孔；电弧喷涂层的平均孔隙率为1.2％；腐蚀试验后电弧喷涂层的电镜扫描图如图4所示。 [0058] 通过将实施例1、2以及对比例与原始例进行对比可知，电弧喷涂层表面再复合一层玻璃层，能够降低防腐层的平均孔隙率，且电弧喷涂层和玻璃层能够产生协同作用，产生的防腐效果远大于电弧喷涂层；在电弧喷涂层表面复合玻璃层还能够提高防腐层的附着能力，防止在后期使用中脱落而降低防腐性能以及使用寿命。 [0059] 通过将实施例1、2与对比例进行对比可知，对电弧喷涂层表面复合的玻璃层进行热熔处理形成致密的玻璃层后，能够大幅度的降低复合层的平均孔隙率，同时显著提高复合层的附着能力，防止在后期使用中脱落而降低防腐性能以及使用寿命。 [0060] 通过将实施例1与实施例2进行对比可知，粘结剂的占比越高，对复合层的附着能力提升越高，但平均孔隙率较低；在提高附着能力，防止后期使用中脱落，提高使用寿命的同时防腐能力有所降低，适合在高冲击低腐蚀性环境下使用。 [0061] 需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0062] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。 |
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