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韶关日昇生物质发电厂水冷管壁防腐蚀解决方案

韶关日昇生物质发电厂水冷管壁防腐蚀解决方案

  • 分类:解决方案
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  • 来源:
  • 发布时间:2020-02-20
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【概要描述】锅炉由于炉型结构和设计参数等特点,投产运行后水冷管等受热面部位运行工况条件极为恶劣,长期遭受高速高温高含尘烟气的不均匀冲刷、磨损和腐蚀,极易被严重磨蚀减薄,极易造成泄漏和爆管事故。为确保锅炉安全、稳定、经济运行,采取防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况,针对锅炉运行的具体情况、工艺参数及失效机理,结合我公司长期从事该行业的实际施工经验,经我公司工程技术人员认真分析,对该部位的防护方案进

韶关日昇生物质发电厂水冷管壁防腐蚀解决方案

【概要描述】锅炉由于炉型结构和设计参数等特点,投产运行后水冷管等受热面部位运行工况条件极为恶劣,长期遭受高速高温高含尘烟气的不均匀冲刷、磨损和腐蚀,极易被严重磨蚀减薄,极易造成泄漏和爆管事故。为确保锅炉安全、稳定、经济运行,采取防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况,针对锅炉运行的具体情况、工艺参数及失效机理,结合我公司长期从事该行业的实际施工经验,经我公司工程技术人员认真分析,对该部位的防护方案进

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  锅炉由于炉型结构和设计参数等特点,投产运行后水冷管等受热面部位运行工况条件极为恶劣,长期遭受高速高温高含尘烟气的不均匀冲刷、磨损和腐蚀,极易被严重磨蚀减薄,极易造成泄漏和爆管事故。为确保锅炉安全、稳定、经济运行,采取防护措施是十分必要的。根据全国各地电厂的防护情况,针对锅炉运行的具体情况、工艺参数及失效机理,结合我公司长期从事该行业的实际施工经验,经我公司工程技术人员认真分析,对该部位的防护方案进行了技术设计,采用本技术进行防护能获得很好的效果,设备的使用寿命可大大延长。

一、失效分析

  生物质锅炉水冷管的高温腐蚀因为是生物燃料中含有大量的碱金属的氯化物和少量的硫化物,这些碱金属的氯化物和硫化物在高温(约550~900℃)缺氧条件下变为黏稠和熔化状态附着在水冷壁外表面,破坏氧化膜,当与氧气接触时,氯被部分置换出来,强氧化性的氯再次腐蚀管材。被置换后氧化物形成了最终的氧化皮。氧化皮层层剥离,蒸汽管子不能承受内在压力时,就产生了爆管现象。其次还易受到燃烧过程中的高温高速含尘烟气的冲刷磨损,在上述多种因素作用下,导致受热面管逐渐被磨蚀减薄,当局部承受不了管内水汽压力时即造成爆漏而失效。

二、涂层设计

  针对上述受热面部位失效机理及大多数厂家实际使用和磨损情况,我们建议:

(1)先采取二次喷砂工艺对防磨部位进行表面糙化,即先用石英砂对表面进行清洁,再用金刚砂对管子表面进行糙化处理。

(2)本项目涂层设计主要由三部分功能涂层组成:底层是与基体材料直接结合的过渡层(粉芯丝材,MCrAlY,厚度100-150μm),该涂层主要起到机械隔离和缓解应力释放的作用;中间是采用超音速电弧喷涂制备的镍基合金涂层(铬含量高),具有超硬耐磨和防腐等综合性能,面层是与镍基合金涂层相结合的高温封孔层(硅溶胶系),该部分涂层主要起到对内部金属耐蚀层可能存在的微小空隙进行填封,阻碍腐蚀介质(HCl,Cl2)进入涂层内部。交界面设置过渡区域,宽度为100-150mm,做到平滑过渡。

  由此制得的复合涂层进行防护,能满足防护要求。

(3)主要技术指标:

①、喷砂材料:粗糙度Rz40-80μm,采用2次喷砂工艺

喷砂除锈:先用石英砂把工件表面的氧化层,硬灰,特别是小凹坑中的粘附物清楚干净,清洁度需达到Sa3级,露出金属光泽。

②、防磨层:硬度HRC≥65;导热系数:60W/M*K; 使用温度:800-1200℃

含铬量:≥30% 喷涂粒子速度:≥380m/s 结合强度;≥60MPa

孔隙率:≤0.9%,

喷涂基体温度:≤120℃ 热膨胀系数:12.09*10-6 涂层厚度 0.7-0.9mm

③、表面封孔层:对防磨层进行封闭处理,厚度约为0.1mm;表面粗糙度Rz≤50μm;结合强度≥6MPa

④、涂层总厚度为0.8-1mm

三、施工工艺流程:

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四、施工技术规范:

1、施工准备:

① 根据实际需要搭好脚手架。

② 清除受热面上的大块焦、杂物等。

③ 对管壁需实施喷涂的部位进行全面的质量检查,如发现需要修整补强的部位应及时向甲方提出。

④ 利用现场已有条件进行设备就位、电气接线、气源管线连接及磨料回收帆布铺设工作。

2、表面预处理:表面预处理按照GB11373-89《热喷涂金属件表面预处理通则》进行,其处理的好坏直接影响喷涂层的结合强度。

① 喷砂前,对非有效表面采用遮蔽带、硬木板或橡胶等物进行遮蔽保护。并预留过渡区域,以保证涂层边缘光滑过渡。

② 磨料选择及使用:喷砂材料应选用质坚有棱角的特级石英砂和金刚砂必须净化,使用前应经筛选,砂内粘土及细粉尘含量不应大于5%,不得含有油污。喷砂前要晾晒干燥,含水量应不大于1%,并存放干燥,防止受潮、雨淋、砂内混入杂质。所用砂粒必须清洁、干燥,喷砂区域设围护及其它回收措施,确保不污染周围环境,经质量工程师确认后方可进行喷砂。

③ 喷砂装置:采用BT-4720P压力式喷砂设备

④ 压缩空气:利用现场气源或自备空压机,空气压力范围为0.5—0.6Mpa,气体流量控制在6m3/min左右。

⑤ 操作方法:喷砂距离500—1000mm;喷砂角度:与基体60—80℃;每次喷砂5-6m2。

除锈应从下至上进行,将凹凸不平的受热面打磨光滑平整后立即喷砂。表面清理度达到Sa3.0级,即完全去除钢材表面的锈、氧化皮、油污等附着物,并露出灰白色金属光泽,其粗糙度达到RZ50-90μm。

⑥ 在喷砂后应检查预处理的表面,喷砂完工后设备表面不得受潮、氧化及污染,在2-4小时内必须进行电弧喷涂,以保持被喷表面较高的活化度。

除锈后经有关人员验收合格后方可进行喷涂施工。

3、喷涂:

① 超音速电弧喷涂按照GB11375-1999《热喷涂操作安全》执行。

②喷涂前,在表面预处理和喷涂工序之间需中间停留时,应对经预处理的有效表面采用干净牛皮纸或塑料膜等进行覆盖保护。

③ 丝材选用:镍铬合金金属粉芯丝材

④ 洁净气路:经冷冻式干燥机及三级过滤即可获得干燥洁净的压缩空气。

⑤ 喷涂设备选用:选用SX-600型超音速电弧喷涂设备。

⑥ 喷枪选用:选用超音速电弧喷涂,其雾化气流速度大于500m/s,粒子速度达到386m/s以上,涂层孔隙率可控制在0.9%以内,同时涂层与基体的结合强度也得到了明显的改善。

⑦ 喷涂工艺参数:

a、粒子喷涂速度:>386m/s

b、雾化空气压力:0.5-0.6Mpa

c、喷涂距离:100—300mm;喷涂角度:<60°

d、喷砂与喷涂每5-6m2间隔循环进行,喷涂过渡区域宽度为100-150mm,边缘平滑过渡,无凹凸台阶。

⑧ 喷涂方式:采用井字型喷涂方式,分层、分区作业,每区5-6m2,涂层喷涂3~5遍完成,每遍的喷涂厚度控制在0.2㎜左右。局部区域喷涂达到工艺设计厚度后再移换到其他区域,确保喷涂层的厚度均匀及结合力,防止出现漏喷现象。

喷涂完毕后,应进行涂层质量检验,并测量厚度δ2,若δ2-δ1≥0.6-0.8mm,判定合格,可进入下一道工序,否则对不合格部位应进行补喷涂。

⑨ 操作注意事项:

a、分块作业,局部区域喷涂达到设计厚度后再移换到其他区域,搭接部位设置辩认标志。操作时,层间温度不得高于80℃。

b、送丝盘及送丝情况设专人监护,以保证顺利送丝,防止丝材“打结”,同时必须保证两丝间绝对绝缘,以免造成短路。

c、喷涂前应在试板上试喷,以便调节电压、电流、送丝速度、压缩空气流量,检查气路的活接头及软管接头,不得有漏气现象。如发现送丝不稳、电弧不稳定燃烧、严重漏气等特殊现场应及时检查、调整。调节电压时应断开主回路,

以免损伤主变压器。

五、质量状况说明

1、选用16-20目优质石英砂去除管壁表面氧化皮,直至管子表面露出金属光泽,使表面清洁度达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa3.0级。

2、 选用14-16目金刚砂进行表面粗糙化处理,以增大表面积,提高结合强度,其表面粗糙度应达到GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通则》规定的RZ50—90μm。

3、 涂层外观:涂层表面必须是均匀的,不允许有起皮、鼓包、颗粒粗大、裂纹、掉块、漏喷及其它影响涂层使用的缺陷。

4、 涂层厚度:在涂层厚度的把握上有如下措施:一是要求监督施工人员在操作过程严格按操作规范施工;二是通过喷涂材料的消耗来控制涂层厚度;三是依照施工前预设参数操作,喷涂代样或现场抽取实样用卡尺测量检验;四是在对金属表面进行了喷砂处理后,先用便携式涂层测厚仪进行较大量的取点测厚δ1,而后再在热喷涂完毕,封孔前对管壁取点测厚δ2,并对数字进行微量修正,两平均数值之差即为涂层厚度。

5、性能指标检验:现场喷涂时在同样工况条件下喷涂足够的各类试样,以便对涂层各项性能指标进行测试。

六、适用标准

《热喷涂涂层厚度的无损测量方法》 GB11374-89

《热喷涂涂层结合强度的测定》 GB8642-88

《热喷涂涂层抗拉强度的测定》 GB8641-88

《金属热喷涂涂层表面洛氏硬度试验方法》GB8640-88

《热喷涂涂层空隙率试验方法》 JB/T 7509-94

《热喷涂金属预处理通则》 GB11373-89

《涂装前表面锈蚀等级和除锈等级》 GB8923-88

七、甲方、乙方各自承担的责任:

甲方的责任:

1.提供乙方施工所需的气源,水源,电源的接口等;

2.负责联系搭设施工用的脚手架,并为施工提供便利;

3.配备一个项目负责人负责该项目的协调工作;

4.负责施工过程中工作票的签发和质量监督;

5.负责指定具体喷涂部位及核算喷涂面积;

6.确保在涂层没有烘烤烧结之前不能水冲洗;

乙方的责任:

1.负责喷涂材料、劳动安保用品、交通车辆等与施工有关用品自理;

2.乙方必须遵守有关电力行业的安全规定和甲方的厂规厂纪;

3.负责喷涂材料、喷涂设备及施工人员,并接受甲方安全、技术的监督及考核;  

4.确保检修资料(包括施工记录等)准确、完整,并在施工合格后3天内移交给甲方。  

5.负责施工现场的环境卫生,做到“工完、料尽、场地清”。

八、 验收及质量保证

1、为确保涂层总厚度及便于质保期间的检查,在喷涂前对指定喷涂位置的某几个点进行厚度测量,对测量地点和测量数据记录保存。喷涂后再对该点位进行测量,以确保喷涂厚度是否合格。  

2、耐磨防腐蚀涂层的磨损量每年应低于0.2mm位合格。在质保期内年磨损量大于0.2mm或运行中发现的质量情况由乙方及时派人免费解决。  

3、本工程质量保证期为1年半,合同签订预付30%合同款额,验收合格,支付余下的65%工程款项;工程质量保证期满合格,支付余下的5%工程款项。 

  水冷壁管的可靠性,直接关系到电厂机组是否能安全有效运行,但锅炉运行中对不可避免地对过水冷壁管造成腐蚀、冲蚀(磨损),使其有效承载能力下降、安全性降低。超音速电弧喷涂涂层能对水冷壁管表面实施有效保护,使其外表面基本不受损伤,可大量节省材料更换费用及维修费,减少或避免非计划停炉,降低运行成本,直接经济效益和间接经济效益都很高,有极大的开发利用价值。  

  我们认为已经时间证明热喷涂技术能够对锅炉的水冷壁的保护提供一个非常可靠的解决办法。  

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