锅炉烟道等寿命高温防腐蚀用涂层组合材料及其应用的制作方法

文档序号:24241546发布日期:2021-03-12 13:16阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种锅炉烟道等寿命高温防腐蚀用涂层组合材料,其包括第ⅰ镍基自熔合金涂层材料、第ⅱ镍基自熔合金涂层材料、第ⅲ镍基自熔合金涂层材料、中温中压复合涂层材料、中温次高压或次高温次高压复合涂层材料、高温高压复合涂层材料、冷喷玻璃钢涂料和聚氨酯高分子涂料,各涂层材料能够单独或组合用于锅炉烟道的不同腐蚀区域制备高温防腐蚀涂层,并获得等寿命高温防腐蚀锅炉烟道;其中,

第ⅰ镍基自熔合金涂层材料包含:cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;

第ⅱ镍基自熔合金涂层材料包含:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;

第ⅲ镍基自熔合金涂层材料包含:cr14wt%~18wt%、fe10wt%~14wt%、al3wt%~5wt%、cu2wt%~3wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;

中温中压复合涂层材料包含:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

中温次高压或次高温次高压复合涂层材料包含:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

高温高压复合涂层材料包含:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2。

2.根据权利要求1所述的涂层组合材料,其特征在于,所述锅炉烟道等寿命高温防腐蚀用涂层组合材料包括:

涂层材料a,用于高温气相腐蚀区域,第ⅰ镍基自熔合金涂层材料:cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;

涂层材料b,用于温度高且腐蚀介质的浓度高、腐蚀速度最快的区域,其包括:

底层涂层材料:第ⅱ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;

面层涂层材料:其包括:

a.中温中压复合涂层材料:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

b.中温次高压或次高温次高压复合涂层材料:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

c.高温高压复合涂层材料:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

涂层材料c,用于腐蚀速率较低的区域,第ⅲ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~18wt%、fe10wt%~14wt%、al3wt%~5wt%、cu2wt%~3wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;

涂层材料d,用于低温电化学强腐蚀或中温电化学弱腐蚀区,其包括冷喷玻璃钢涂料和/或聚氨酯高分子涂料。

3.根据权利要求2所述的涂层组合材料,其特征在于,

所述涂层材料a采用火焰喷涂+高频重熔的方式在烟道内的金属构件受热面制备相应的涂层;优选地,所述涂层的厚度为0.5±0.02mm;

所述涂层材料b采用火焰喷涂+高频重熔+超音速等离子喷涂的方式在烟道内的金属构件受热面制备相应的涂层;优选地,底层的涂层的厚度为0.5±0.02mm,面层的涂层的厚度为0.2±0.02mm;

所述涂层材料c采用火焰喷涂+高频重熔的方式在烟道内的金属构件受热面制备相应的涂层;优选地,所述涂层的厚度为0.3±0.02mm;

所述涂层材料d采用冷喷的方式在烟道内的金属构件受热面制备相应的涂层;优选地,所述涂层的厚度为0.1±0.02mm或0.2±0.02mm。

4.一种等寿命高温防腐蚀锅炉烟道的制备方法,其包括:

步骤t1,将锅炉烟道内部区域及其被腐蚀的金属部件与锅炉烟道内部受热面的表面温度相关联,并依据锅炉烟道内部受热面的表面温度由小到大的顺序对锅炉烟道内部区域及其所含被腐蚀的金属部件进行分区;

步骤t2,对锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面腐蚀情况进行分析,并对锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面划分腐蚀等级;

步骤t3,根据锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面所划分腐蚀等级选择并确定相对应的涂层组合材料及其对应的涂层的制备方法和厚度;

步骤t4,利用步骤t3中确定相对应的涂层组合材料,通过各涂层组合材料所对应的涂层的制备方法在锅炉烟道内部区域及其被腐蚀的金属部件受热面制备相应的防腐涂层,获得等寿命高温防腐蚀锅炉烟道;

其中,在步骤t3中,基于锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面所划分腐蚀等级,根据权利要求1-3中任意一项所述的锅炉烟道等寿命高温防腐蚀用涂层组合材料选择并确定相应的涂层材料。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在步骤t1中,依据锅炉烟道内部受热面的表面温度由小到大的顺序对锅炉烟道内部区域及其所含被腐蚀的金属部件进行分区包括:尾部烟道,低温区,50-150℃;中温区,150-200℃;第四烟道,300-400℃;第三烟道400-500℃;第二烟道,500-550℃;第一烟道,上部与顶棚:550-600℃;中、下部:600-650℃;各烟道分区中的金属部件包括:尾部烟道,低温区和中温区,换热器、引风机;第四烟道,省煤器、对流器管束;第三烟道,膜式壁、过热器、再热器;第二烟道、第一烟道,上部与顶棚,中、下部:膜式壁。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤t2中,根据表面腐蚀速率和/或表面腐蚀状况划分对锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面划分腐蚀等级。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据表面腐蚀速率将锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面划分为ⅰ~ⅳ级腐蚀,其中,ⅰ级腐蚀的腐蚀速率≤1×10-5mm/h,1×10-5mm/h<ⅱ级腐蚀的腐蚀速率≤3.5×10-5mm/h,3.5×10-5mm/h<ⅲ级腐蚀的腐蚀速率≤5×10-5mm/h,ⅳ级腐蚀的腐蚀速率>5×10-5mm/h。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据表面腐蚀状况将锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面划分为高温化学腐蚀/高温气相腐蚀、中高温化学腐蚀、电化学腐蚀/强腐蚀、电化学腐蚀/弱腐蚀四个等级,其中,所述腐蚀状况包括腐蚀种类、腐蚀减薄规律、爆管次数、局部胀粗、腐蚀介质的浓度、积灰粘附情况中的一种或几种;进一步优选地,根据表面腐蚀状况将锅炉烟道各分区内部及其所含的金属部件的表面的腐蚀等级划分为:尾部烟道,低温区,电化学腐蚀/强腐蚀;中温区,电化学腐蚀/弱腐蚀;第四烟道,中高温化学腐蚀;第三烟道,中高温化学腐蚀;第二烟道,高温化学腐蚀;第一烟道,上部与顶棚:高温化学腐蚀;中、下部:高温气相腐蚀。

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,在步骤t3中,所选择并确定相对应的涂层组合材料及其对应的涂层的制备方法和厚度包括:

尾部烟道:采用冷喷防腐涂料;d涂层材料:冷喷玻璃钢涂料和/或聚氨酯高分子涂料;涂层厚度为0.1±0.02mm或0.2±0.02mm;

第四烟道:采用火焰喷涂+高频重熔;c涂层材料:第ⅲ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~18wt%、fe10wt%~14wt%、al3wt%~5wt%、cu2wt%~3wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.3±0.02mm;

第三烟道:采用火焰喷涂+高频重熔;a涂层材料:第ⅰ镍基自熔合金涂层材料:cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

第二烟道:火焰喷涂+高频重熔+超音速等离子喷涂;b涂层材料:

底层,第ⅱ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

面层,包括:

a.中温中压复合涂层材料:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

b.中温次高压或次高温次高压复合涂层材料:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

c.高温高压复合涂层材料:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

涂层厚度为0.2±0.02mm;

第一烟道:

上部与顶棚:采用火焰喷涂+高频重熔+超音速等离子喷涂;b涂层材料:

底层,第ⅱ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

面层,包括:

a.中温中压复合涂层材料:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

b.中温次高压或次高温次高压复合涂层材料:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

c.高温高压复合涂层材料:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

涂层厚度为0.2±0.02mm;

中、下部:采用火焰喷涂+高频重熔;a涂层材料:第ⅰ镍基自熔合金涂层材料:其包含cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm。

10.一种等寿命高温防腐蚀锅炉烟道,其包括尾部烟道,以及第一到第四烟道;其中,

尾部烟道:采用冷喷防腐涂料制成;冷喷玻璃钢涂层或聚氨酯高分子涂层;涂层厚度为0.1±0.02mm或0.2±0.02mm;

第四烟道:采用火焰喷涂+高频重熔制成;第ⅲ镍基自熔合金涂层:cr14wt%~18wt%、fe10wt%~14wt%、al3wt%~5wt%、cu2wt%~3wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.3±0.02mm;

第三烟道:采用火焰喷涂+高频重熔制成;第ⅰ镍基自熔合金涂层:cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

第二烟道:由火焰喷涂+高频重熔+超音速等离子喷涂制成;

复合涂层,包括:

底层,第ⅱ镍基自熔合金涂层:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

面层,其包括:

中温中压复合涂层:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

或者,中温次高压或次高温次高压复合涂层材料:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

或者,高温高压复合涂层材料:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

涂层厚度为0.2±0.02mm;

第一烟道:

上部与顶棚:由火焰喷涂+高频重熔+超音速等离子喷涂制成;复合涂层,其包括:

底层,第ⅱ镍基自熔合金涂层材料:cr14wt%~16wt%、fe4wt%~6wt%、cu2wt%~3wt%、mo2wt%~4wt%、c0.5wt%~0.7wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm;

面层,其包括:

中温中压复合涂层材料:30wt%-43.5wt%al2o3+13wt%-40wt%tio2+30wt%-43.5wt%nicr-cr3c2;

或者,中温次高压或次高温次高压复合涂层材料:40wt%-50wt%al2o3+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

或者,高温高压复合涂层材料:40wt%-50wt%zro2+50wt%-60wt%nicr-cr3c2;

涂层厚度为0.2±0.02mm;

中、下部:由火焰喷涂+高频重熔制成;第ⅰ镍基自熔合金涂层:cr30wt%~35wt%、ti0.3wt%~0.5wt%、nb1wt%~3wt%、fe<1wt%、b2.5wt%~4.5wt%、si3wt%~4.5wt%、碳0.6wt%~1.0wt%,和余量的ni;涂层厚度为0.5±0.02mm。


技术总结
本发明涉及一种锅炉烟道等寿命高温防腐蚀用涂层组合材料,其包括第Ⅰ镍基自熔合金涂层材料、第Ⅱ镍基自熔合金涂层材料、第Ⅲ镍基自熔合金涂层材料、中温中压复合涂层材料、中温次高压或次高温次高压复合涂层材料、高温高压复合涂层材料、冷喷玻璃钢涂料和聚氨酯高分子涂料,各涂层材料能够单独或组合用于锅炉烟道的不同腐蚀区域制备高温防腐蚀涂层,并获得等寿命高温防腐蚀锅炉烟道。利用上述涂层组合材料制备锅炉烟道高温防腐蚀涂层,能够针对具体锅炉炉型精准施策,在服役寿命不降低的条件下,提供高性价比的等寿命腐蚀防护方法,同时保持工艺的可实现性。

技术研发人员:曲作鹏;田欣利;赵文博;王海军
受保护的技术使用者:华北电力大学;江苏科环新材料有限公司
技术研发日:2020.11.20
技术公布日:2021.03.12
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