用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层

1.本发明属于热力管道防护技术领域，涉及一种用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层及其制备方法。


背景技术：

2.随着国家发展新能源战略的加快实施，国内垃圾焚烧发电产业近年发展迅速。但长期以来，制约垃圾焚烧发电的技术发展的瓶颈问题就是锅炉四管(水冷壁、过热器、再热器、省煤器)高温腐蚀严重。特别是在近年来高参数锅炉的发展如火如荼的大背景下，锅炉主参数的提高引起更为严重的高温腐蚀，使管道受热面快速减薄致使爆管现象频发，造成企业非规性停产检修，不仅带来了极大的安全隐患，还加重了企业的经济负担。
3.目前我国垃圾焚烧锅炉四管受热面高温腐蚀防护普遍采用的方法，约60％堆焊，约25％感应熔焊，其余为热喷涂以及高温陶瓷涂料等约占15％，也就是说堆焊和感应熔焊作为主流技术，基本占据了市场的统治地位。尽管这两种技术的总体应用效果较好，但近年来也开始暴露一些问题，如堆焊逐渐暴露出由较高的稀释率影响到高温服役寿命，以及自身存在的生产效率低、成本高等短板；感应熔焊也存在由于该技术自身存在的涂层偏薄(《0.5mm)，面临在高参数条件下如何进一步提高服役寿命、以及涂层的长效稳定性等问题。因此，发展防护性能优异、服役寿命长，同时，生产效率、制备成本更有竞争力的防护新技术，已成为摆在我国高温防腐领域科技人员面前的紧迫任务。


技术实现要素：

4.针对现有技术中堆焊和感应熔焊所存在的问题，本发明提供了一种用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，该防护层强度高、韧性强、耐高温，能够有效防止受热面高温腐蚀减薄甚至爆管，从而进一步提高服役寿命。
5.本发明还提供了一种上述用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的制备方法，该方法采用金属纤维毡渗铝与感应熔覆复合技术，操作简单，以期发展成为一项适合垃圾锅炉受热面高温腐蚀的长效防护新型技术。
6.为此，本发明第一方面提供了一种用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，其包括金属纤维毡基-铁基自熔合金复合层和金属纤维毡基渗铝复合层。
7.优选地，所述金属纤维毡为高密度的铁铬铝纤维毡，其孔隙率＜30％。
8.在本发明的一些实施例中，所述金属纤维毡基-铁基自熔合金复合层中，铁基自熔合金层的厚度为2mm
±
0.02mm。
9.在本发明的另一些实施例中，所述金属纤维毡的厚度为0.3-5mm
±
0.02mm，优选为2-3mm
±
0.02mm。
10.在本发明的又一些实施例中，所述渗铝复合层的厚度为0.3-0.5mm
±
0.05mm。
11.本发明中，金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的厚度≥3mm。
12.本发明第二方面提供了如本发明第一方面所述的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的制备方法，其包括：
13.步骤a，分别独立地对水冷壁管排受热面和金属纤维毡两表面进行喷砂粗化和清污处理，获得受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排和两表面粗糙化的清洁的金属纤维毡；
14.步骤b，在受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排受热面冷喷或刷涂铁基自熔合金涂层，获得受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排；
15.步骤c，将金属纤维毡铺在受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排的受热面压紧，通过铁基自熔合金涂层将金属纤维毡与管排受热面紧密贴合，获得受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排；
16.步骤d，启动输送水冷壁管排的传动链和高频感应线圈，让受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排自动进给，通过固定的感应线圈加热受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管，控制自动进给速度使粘接剂完全干燥，但涂层并未熔化，获得受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底层的水冷壁管排；
17.步骤e，将受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底涂层的水冷壁管排反向移动，控制自动进给速度，完成对管排受热面的铁基自熔合金涂层的感应熔覆，从而借助铁基自熔合金涂层熔化-重结晶过程，将分别位于铁基自熔合金涂层两面的铁铬铝纤维毡和管排受热面实现固联，获得受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排；
18.步骤f，当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来，管排表面仍为红热状态时，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷涂铝合金涂层，在感应熔覆余温与热喷涂的双重高温作用下，使铝合金涂层渗透到金属纤维毡表面的孔隙中，对金属纤维毡表面进行封孔，从而在水冷壁管排受热面获得金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层。
19.根据本发明方法，在步骤f中，当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来300-500mm的区域内，在管排表面处于650-800℃的红热状态下，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷涂铝合金涂层。
20.在本发明的一些实施例中，所述金属纤维毡包括1cr13al4、1cr21al4、 0cr21al6、0cr23al5、0cr25al5、0cr21al6nb、0cr27al7mo2。
21.优选地，铁基自熔合金材料由铁基自熔合金和粘结剂组成，其中，所述铁基自熔合金材料的组成为：
22.23.在本发明的一些实施例中，在步骤d中，自动进给的速度为10-30mm/s。
24.在本发明的另一些实施例中，在步骤e中，自动进给的速度为0.5-1.5mm/s。
25.根据本发明的一些事实方式，在步骤f之后还包括步骤g，对用于锅炉用管受热面金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层质量进行检测。
26.本发明第三方面提供了一种受热面具有如本发明第一方面所述的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层或如本发明第二方面所述的方法制备的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的锅炉用管。
27.本发明所提供的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层强度高、韧性强、耐高温，能够有效防止受热面高温腐蚀减薄甚至爆管，从而进一步提高服役寿命。与感应熔焊厚度约0.5mm和堆焊层2.5mm相比，本防护层总厚度达3mm以上，所以防护寿命应该更长；而从成本上说，该涂层的成本比堆焊要下降60％以上，比感应熔焊涂层降低20％以上。
28.本发明所提供的上述防护层的制备方法采用金属纤维毡渗铝与感应熔覆复合技术，操作简单，成本低；与堆焊相比，由于堆焊在管排表面的热输入量较大，所以既有稀释率的问题又有管排热变形控制的问题，而本发明则不存在这两个问题，因此，生产效率较高，以期发展成为一项适合垃圾锅炉受热面高温腐蚀的长效防护新型技术。
附图说明
29.下面将结合附图来说明本发明。
30.图1为水冷壁管排感应熔覆与喷铝工序示意图。
31.图1的附图标记的含义如下；13鳍片；21管曲面涂层；22管根部与鳍片涂层；50喷铝(该处为喷铝操作)；60线圈支架；70传动链滚柱；80高频感应重熔线圈(矩形铜管)。
具体实施方式
32.为使本发明容易理解，下面将结合附图来详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
33.除非另有定义，本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
34.本文所述用语“约”，“大约”，“基本上”和“主要”，当与元件，浓度，温度或其它物理或化学性质或特性的范围结合使用时，覆盖可能存在于属性或特性的范围的上限和/或下限中的变化，包括例如由舍入，测量方法或其他统计变化导致的变化。如本文所述，与量，重量等相关的数值，被定义的“约”是每个特定值的所有数值加或减1％。例如，用语“约10％”应理解为“9％至11％”。
[0035]ⅰ、术语
[0036]
本发明所用术语“水冷壁”亦称为“水冷墙”或“水冷壁管”。通常由钢管垂直铺设在锅炉炉墙内壁面上，主要用来吸收炉内火焰和高温烟气所放出热量。
[0037]
本发明中所述用语“锅炉四管”与“锅炉用管”可以互换使用，其包括水冷壁、过热
器、再热器、省煤器。
[0038]ⅱ、实施方案
[0039]
针对堆焊和感应熔焊技术面对各自存在的问题，本发明拟采用金属纤维毡渗铝与感应熔覆复合技术，以期发展成为一项适合垃圾锅炉受热面高温腐蚀的长效防护新型技术。
[0040]
本发明摒弃了传统防护层直接在管道表面制备涂层的思路，而是采用预制好的金属纤维毡作为防护层，再与管道连接，最后再封堵孔隙的技术路径。这样做的优点是防护层的制备不受管道结构形状以及环境条件的影响，工艺设计可以更加灵活，也有益于提高生产效率和降低成本。其实过去有过类似的方法，如在水冷壁受热面安装陶瓷贴片。该方法虽然也有一定的防护效果，但后来之所以没有大批量应用，主要原因为：由于陶瓷材料固有的脆性本质，一旦个别贴片开裂或剥落腐蚀气体进入管道表面，则会导致整体防护层的快速失效；陶瓷材料热导率较低，阻隔了热能的有效传导，降低了能源转化效率，而且阻碍传热导致炉内气体温度的升高，从而加剧了气体通路上其它构件的热腐蚀；陶瓷贴片连接处封闭不严，成为腐蚀气体的进口。
[0041]
因此，在本发明第一方面，以近20余年新发展起来的金属纤维毡作为防护层的主体构成一种用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，该复合防护层包括金属纤维毡基-铁基自熔合金复合层和金属纤维毡基渗铝复合层。
[0042]
本发明中，所述金属纤维毡为高密度的铁铬铝纤维毡，其孔隙率＜30％。
[0043]
在本发明的一些实施例中，所述金属纤维毡基-铁基自熔合金复合层中，铁基自熔合金层的厚度为2mm
±
0.02mm；所述金属纤维毡的厚度为0.3-5mm
±
0.02mm，优选为2-3mm
±
0.02mm；所述渗铝复合层的厚度为0.3-0.5mm
±
0.05mm；金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的厚度≥3mm。
[0044]
本领域技术人员应该了解的是，实际上，本发明所提供的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层在金属纤维毡基渗铝复合层外表面还会自然形成一层非常薄的al2o3陶瓷膜，其厚度≤0.01mm，其对金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层具有一定的增强作用。
[0045]
本发明所涉及的上述用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的制备方法，其包括：
[0046]
步骤a，预处理：分别独立地对水冷壁管排受热面和金属纤维毡两表面进行喷砂粗化和清污处理，获得受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排和两表面粗糙化的清洁的金属纤维毡；
[0047]
步骤b，制作铁基自熔合金涂层：在受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排受热面冷喷或刷涂铁基自熔合金涂层，获得受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排；
[0048]
步骤c，压紧粘附：将金属纤维毡铺在受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排的受热面压紧，通过铁基自熔合金涂层将金属纤维毡与管排受热面紧密贴合，获得受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排；
[0049]
步骤d，干燥粘结剂：启动输送水冷壁管排的传动链和高频感应线圈，让受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排自动进给，通过固定的感应线圈加热受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管，控制自动进给速度在10-30mm/s，
由此来控制加热速度，使粘接剂完全干燥，但涂层并未熔化，获得受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底层的水冷壁管排；
[0050]
步骤e，熔覆：将受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底涂层的水冷壁管排反向移动，控制自动进给速度在0.5-1.5mm/s，完成对管排受热面的铁基自熔合金涂层的感应熔覆，从而借助铁基自熔合金涂层熔化-重结晶过程，将分别位于铁基自熔合金涂层两面的铁铬铝纤维毡和管排受热面实现固联，获得受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排；
[0051]
步骤f，喷铝：当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来，管排表面仍为红热状态时，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷涂铝合金涂层，在感应熔覆余温与热喷涂的双重高温作用下，使铝合金涂层渗透到金属纤维毡表面的孔隙中，对金属纤维毡表面进行封孔，从而在水冷壁管排受热面获得金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层。
[0052]
根据本发明方法，在步骤f中，当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来300-500mm的区域内，在管排表面处于650-800℃的红热状态下，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷涂铝合金涂层。
[0053]
根据本发明的一些事实方式，在步骤f之后还包括步骤g，对用于锅炉用管受热面金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层质量进行检测。
[0054]
该方法也可以理解为受热面具有金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的锅炉用管的制备方法，其包括以下步骤：
[0055]
(1)预处理：分别独立地对水冷壁管排受热面和金属纤维毡两表面进行喷砂粗化和清污处理，获得受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排和两表面粗糙化的清洁的金属纤维毡；
[0056]
(2)制作铁基自熔合金涂层：在受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排受热面冷喷或刷涂铁基自熔合金涂层，获得受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排；
[0057]
(3)压紧粘附：将金属纤维毡铺在受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排的受热面压紧，通过铁基自熔合金涂层将金属纤维毡与管排受热面紧密贴合，获得受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排；
[0058]
(4)干燥粘结剂：启动输送水冷壁管排的传动链和高频感应线圈，让受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排自动进给，通过固定的感应线圈加热受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管，控制自动进给速度在10-30mm/s，由此来控制加热速度，使粘接剂完全干燥，但涂层并未熔化，获得受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底层的水冷壁管排。
[0059]
(5)熔覆：将受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底涂层的水冷壁管排反向移动，控制自动进给速度在0.5-1.5mm/s，完成对管排受热面的铁基自熔合金涂层的感应熔覆，从而借助铁基自熔合金涂层熔化-重结晶过程，将分别位于铁基自熔合金涂层两面的铁铬铝纤维毡和管排受热面实现固联，获得受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排；
[0060]
(6)喷铝：当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来，管排表面仍为红热状态时，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷
涂铝合金涂层，在感应熔覆余温与热喷涂的双重高温作用下，使铝合金涂层渗透到金属纤维毡表面的孔隙中，对金属纤维毡表面进行封孔，受热面具有金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的锅炉用管。
[0061]
根据本发明方法，在步骤(6)中，当熔覆后的受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排从感应线圈中刚出来300-500mm的区域内，在管排表面处于650-800℃的红热状态下，在熔覆涂层表面用电弧或火焰喷涂铝合金涂层。
[0062]
根据本发明的一些实施方式，在步骤(6)之后还包括步骤(7)，对用于锅炉用管受热面金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层质量进行检测。
[0063]
在本发明的一些实施例中，在上述步骤c或步骤(3)中，可以通过人工采用木锤、橡胶锤或铜锤反复轻敲，将纤维毡与管排受热面通过铁基自熔合金粘接层紧密贴合，达到使复合涂层贴紧水冷壁的目的。
[0064]
本发明中，所谓金属纤维毡就是用直径为微米级的金属纤维通过编织制备成具有一定厚度(0.3mm-5mm)的薄片，经无纺铺制、叠配再经高温烧结而成。市售的金属纤维毡品种繁多，而本发明人研究发现真能适用于垃圾锅炉的金属纤维毡只能是铁铬铝纤维毡和不锈钢纤维毡，其中铁铬铝纤维毡相对更具优势。表1 表示铁铬铝纤维毡的综合性能。由表1可知，铁铬铝纤维的主要机械性能指标要优于同材质的涂层性能。
[0065]
表1铁铬铝纤维的性能
[0066][0067]
由表1可知，金属纤维毡具有如下特点：
[0068]
(1)强度高、韧性强
[0069]
由于纤维间的牵拉作用，毡的强度比同样材质和厚度的涂层要高得多，同时韧性也高所以疲劳强度高，不易产生疲劳裂纹，即使有微裂纹也不易扩展；而且强度高耐磨损，足以抵抗高温烟气中的飞灰颗粒的冲蚀磨损造成的减薄。
[0070]
(2)耐高温
[0071]
不锈钢纤维的服役温度《600℃，铁铬铝《1000℃，可耐高温氧化和垃圾炉内令人头疼的氯化物剧烈腐蚀，防高温腐蚀的能力胜过同样材质和厚度的涂层，是非常理想的高温
腐蚀防护材料。
[0072]
(3)金属纤维毡具有良好的导热性，不影响锅炉系统的换热性能，而且还具有与管道金属很接近的热膨胀系数，使得只要毡与管壁固定后就不易脱落。
[0073]
(4)金属纤维毡具有可折叠的柔性结构，非常适合与水冷壁或各种管道这类异型表面的贴合，而且厚度可根据需要任选。
[0074]
(5)成本低
[0075]
如目前市售的厚度为2-3mm的铁铬铝纤维毡低于2200元/m2，不锈钢纤维毡低于3500元/m2，即使再加上其它表面处理，总价最高也不会超过5500元/m2，不仅比堆焊(》13000元/m2)要低很多，比感应熔焊(》8000元/m2)也低不少。
[0076]
但是，金属纤维毡之所以无法直接应用于锅炉受热面的高温腐蚀防护，是因为其短板也很突出，主要存在两个问题：
[0077]
(1)由于金属纤维在编织的过程中，纤维和纤维之间互相搭接进行编织，必定存在大量的孔隙，金属纤维毡具有孔隙率很高(30-80％)的特点。工业中多利用纤维毡迷宫般的微孔孔道用于精密过滤材料。一般孔隙的大小又与纤维的粗细相关，纤维越细，孔隙越小。纤维间的孔隙直径(0.05-0.3mm)和分布具有非常均匀的特点，这也为我们试验研究封孔技术提供了良好的基础。因此，如何将超高的孔隙率降到3-5％以下，是首先要解决的问题。
[0078]
(2)如何能保证将金属纤维毡与管道外壁间结合紧密，在长期服役条件下不脱落。
[0079]
针对这两个问题，本发明以在水冷壁表面制备金属纤维毡防护层为例，对应策略如下：
[0080]
(1)首先，选择高密度的铁铬铝纤维毡(孔隙率《30％)作为防护层主体。其次，在水冷壁管排受热面冷喷或刷涂一层(厚约2mm)与粘接剂混合的铁基自熔合金，并将纤维毡铺在管排表面，再经过自制的自动进给仿形滚轮压机的滚压，将纤维毡与管排受热面通过铁基自熔合金粘接层紧密贴合。
[0081]
(2)水冷壁管排自动进给，通过固定的感应线圈，完成对管排受热面的铁基自熔合金涂层熔覆。借助涂层重熔的熔化-重结晶过程，待自然冷却后，铁铬铝纤维毡与管排受热面实现固联。
[0082]
(3)借助感应熔覆余热的高温，在金属纤维毡的表面喷涂铝合金(铝》85％，其余为铬、镍、硅等)，涂层厚约0.3-0.5mm，达到既封盖住纤维毡上表面的孔隙，又可借助高渗透性的铝合金尽可能的渗透到纤维毡的孔隙中的目的。
[0083]
本发明的优点在于：
[0084]
(1)本发明的初衷是创新一种综合性能和服役寿命不低于堆焊和感应熔焊，而成本低于二者的新型长效高温腐蚀防护技术。本发明主体涉及的金属纤维毡是 2000年后国内外发展起来的新型材料，主要应用于煤、石油、化工行业的过滤器。经检索，国内外并未见到将这种方法用于锅炉管道的表面腐蚀防护的报道，所以本发明应属于移植技术集成创新。
[0085]
(2)本发明摒弃了传统防护层直接在管道表面制备涂层的思路，而是采用预制的金属纤维毡作为防护层，先与管道连接，最后再封堵金属纤维毡表面孔隙的技术路径。这样做的优点是预制好的防护层的制备过程不受管道结构形状以及环境条件的限制，仅考虑与管排的连接，工艺简单。
[0086]
(3)之所以用铁基自熔合金作为连接铁铬铝纤维毡和管排的中间载体，主要是考虑铁基自熔合金与铁铬铝纤维毡以及水冷壁管排基体的主材元素相近，界面结合比镍基自熔合金更好，而且铁基自熔合金的成本要低不少，本发明中所述金属纤维毡包括1cr13al4、1cr21al4、0cr21al6、0cr23al5、0cr25al5、 0cr21al6nb、0cr27al7mo2。表2示出铁基自熔合金的化学成分和主要性能，可看出涂层性能如熔点、硬度、热膨胀系数等比镍基自熔合金更有优势。
[0087]
表2铁基自熔合金的化学成分和主要性能
[0088][0089]
(4)通过查阅相关文献，发现作为燃煤锅炉高温烟气过滤器使用的金属纤维毡，在使用过程中，煤焦油经常极易封堵住孔隙，使过滤失效，而且很难清除，一直以来该问题成为困扰该行业的一大难题。由此受到启发，选用铝合金涂层进行封孔。金属表面渗铝是工业中提高金属材料耐腐蚀性的较常用方法，其防腐机理为，由于铝的负电位和钢形成牺牲阳极保护作用从而使钢基体得到保护。属于防腐效果显著且成本较低的主要方法，而且铝涂层应用在锅炉垃圾焚烧的高温服役环境下，极易快速反应生成致密的al2o3氧化膜。尽管膜厚仅为微米量级，但对高温防腐来说，陶瓷膜与金属涂层相比具备“以一顶十”的效果。而且陶瓷膜厚很薄，不会对导热产生影响。
[0090]
为达到理想的渗铝封孔的效果，本发明采用水冷壁管排熔覆后从感应线圈中刚出来，管排表面仍为红热状态时，在熔覆层表面用电弧或火焰喷涂厚度约0.3mm 的铝合金涂层的方法，也就是在感应熔覆余温与热喷涂的双重高温作用下，使液态的铝合金涂层更容易渗透到金属纤维毡表面的孔隙中，达到封孔的效果。因此，尽管金属纤维毡具有很高的孔隙率，但经过双面封堵之后，最终能保证腐蚀气体无法通过孔隙进入到基体表面腐蚀管道。
[0091]
(5)与感应熔焊厚度约0.5mm和堆焊层2.5mm相比，本防护层总厚度达3mm 以上，所以防护寿命应该更长；从成本上说，该涂层的成本比堆焊要下降60％以上，比感应熔焊涂层降低20％以上；与堆焊相比，由于堆焊在管排表面的热输入量较大，所以既有稀释率的问题又有管排热变形控制的问题，而本发明则不存在这两个问题；生产效率肯定比堆焊要高得多。
[0092]
本发明第三方面提供了一种受热面具有如本发明第一方面所述的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层或如本发明第二方面所述的方法制备的用于锅炉用管受热面的金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的锅炉用管。
[0093]ⅲ、检测方法
[0094]
本发明中金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层的孔隙率根据gb/t l7721-1999(金属覆盖层孔隙率试验)进行监测。
[0095]
本发明中锅炉用管或防护层的防腐蚀性能的测量方法包括实验室测量和现场测量。其中，实验室测量是管式炉中通入按比例配置的腐蚀气体(例如氯、硫和碱金属中的一种或几种)，将试件放入其中进行加速试验，通过采用金属腐蚀试验方法-重量法进行测量，即利用金属试样腐蚀前后重量的变化(失重法)来表征腐蚀速度；现场测量是直接将试件放在锅炉里面，例如以挂片法或将试件焊接到锅炉里面，以试件腐蚀减薄量来检测。
[0096]ⅳ、实施例
[0097]
以下通过附图和具体实施例对于本发明进行具体说明。下文所述实验方法，如无特殊说明，均为实验室常规方法。下文所述实验材料，如无特别说明，均可由商业渠道获得。
[0098]
实施例1：
[0099]
(1)自动喷砂机分别对水冷壁管排受热面与金属纤维毡两表面进行喷砂粗化与清污处理，获得受热面粗糙化的清洁的水冷壁管排和两表面粗糙化的清洁的金属纤维毡。
[0100]
(2)在水冷壁管排受热面冷喷/刷涂厚度约为2mm
±
0.02mm的铁基自熔合金涂层(成分见表2)，获得受热面具有铁基自熔合金涂层的水冷壁管排。
[0101]
(3)将厚度约为2mm
±
0.02mm的铁铬铝纤维毡(1cr13al4，孔隙率＜30％) 铺在水冷壁管排表面，通过人工采用木锤或、橡胶锤、或铜锤反复轻敲，将纤维毡与管排受热面通过铁基自熔合金涂层紧密贴合，获得受热面粘附有铁基自熔合金涂层和金属纤维毡的水冷壁管排。
[0102]
(4)快速加热干燥行程：启动输送水冷壁管排的传动链和高频感应线圈，让管排快速自动进给，通过固定的感应线圈快速加热，控制加热速度使粘接剂完全干燥，但涂层并未熔化，获得受热面具有铁基自熔合金涂层-金属纤维毡底层的水冷壁管排。
[0103]
(5)低速熔覆行程：水冷壁管排反向移动，根据感应熔覆所需的速度控制自动进给速度，完成对管排受热面的铁基自熔合金涂层的感应熔覆。从而借助涂层重熔的熔化-重结晶过程，将位于涂层两面的铁铬铝纤维毡与管排受热面实现固联，获得受热面具有金属纤维毡基-铁基自熔合金复合熔覆涂层的冷壁管排，结构如图1所示。
[0104]
(6)当水冷壁管排熔覆后从感应线圈中刚出来，管排表面仍为红热状态时，在熔覆层表面用电弧或火焰喷涂厚度约0.3mm
±
0.05mm的铝合金涂层。在该喷涂区域，即管排从感应线圈出来500mm以内，温度下降约为800℃-650℃。在感应熔覆余温与热喷涂的双重高温作用下，使铝合金涂层更容易渗透到金属纤维毡表面的孔隙中，达到封孔的效果。
[0105]
(7)质量控制：检测管排表面涂层的质量，并对局部缺陷进行修复，在水冷壁管排受热面获得金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，经测量该防护层的厚度在3mm以上。
[0106]
采用实验室测量上述涂层的防腐蚀性，在管式炉中通入按比例配置的腐蚀气体(氯、硫和碱金属氯化物等气体)，将试件放入其中进行加速腐蚀试验，然后测量金属试样腐蚀前后减重量的变化，结果表明腐蚀量非常小。
[0107]
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性，并与具有原涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性进行对比，结果表明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排试件的腐蚀减薄量小于0.1μm/小时，说明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的 20g水冷壁管排具有良好的防腐蚀性，其服役寿命可达到10年，相较于没有涂层的20g水冷壁管排寿命提高了8年以上，相较于具有原涂层(普通电弧喷涂防腐涂层)的20g水冷壁管排至少提高了5年。
[0108]
实施例2：
[0109]
实施例2采用与实施例1相同的工序和步骤在水冷壁管排受热面获得金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，所不同的是所采用的铁铬铝纤维毡的厚度约为2.5mm
±
0.02mm，铝合金涂层的厚度约为0.04mm
±
0.05mm，所制备的防护层的厚度在3mm以上。
[0110]
采用实验室测量上述涂层的防腐蚀性，在管式炉中通入按比例配置的腐蚀气体
(氯、硫和碱金属氯化物等气体)，将试件放入其中进行加速腐蚀试验，然后测量金属试样腐蚀前后减重量的变化，结果表明腐蚀量非常小。
[0111]
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性，并与具有原涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性进行对比，结果表明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排试件的腐蚀减薄量小于0.1μm/小时，说明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的 20g水冷壁管排具有良好的防腐蚀性，其服役寿命可达到10年，相较于没有涂层的20g水冷壁管排寿命提高了8年以上，相较于具有原涂层(普通电弧喷涂防腐涂层)的20g水冷壁管排至少提高了5年。
[0112]
实施例3：
[0113]
实施例3采用与实施例1相同的工序和步骤在水冷壁管排受热面获得金属纤维毡基自熔合金与渗铝复合防护层，所不同的是所采用的铁铬铝纤维毡的厚度约为3mm
±
0.02mm，铝合金涂层的厚度约为0.05mm
±
0.05mm，所制备的防护层的厚度在3mm以上。
[0114]
采用实验室测量上述涂层的防腐蚀性，在管式炉中通入按比例配置的腐蚀气体(氯、硫和碱金属氯化物等气体)，将试件放入其中进行加速腐蚀试验，然后测量金属试样腐蚀前后减重量的变化，结果表明腐蚀量非常小。
[0115]
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性，并与具有原涂层的20g水冷壁管排的防腐蚀性进行对比，结果表明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的20g水冷壁管排试件的腐蚀减薄量小于0.1μm/小时，说明本实施例中具有新型纤维增强复合涂层的 20g水冷壁管排具有良好的防腐蚀性，其服役寿命可达到10年，相较于没有涂层的20g水冷壁管排寿命提高了8年以上，相较于具有原涂层(普通电弧喷涂防腐涂层)的20g水冷壁管排至少提高了5年。
[0116]
采用其他牌号的铁铬铝纤维毡进行上述试验的结果表明涂层腐蚀量非常小，其服役寿命可达到10年，相较于没有涂层的20g水冷壁管排寿命提高了8年以上，相较于具有原涂层(普通电弧喷涂防腐涂层)的20g水冷壁管排至少提高了5年。
[0117]
应当注意的是，以上所述的实施例仅为本发明较佳实施例，用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。