本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
循環(huán)流化床鍋爐與常規(guī)鍋爐的區(qū)別在于其燃燒系統(tǒng)不同，氣固物料分離設(shè)備和固體物料再循環(huán)設(shè)備是循環(huán)流化床鍋爐的主要特征。循環(huán)流化床鍋爐的燃燒包括內(nèi)、外循環(huán)兩個過程，內(nèi)循環(huán)是爐膛內(nèi)的循環(huán)過程，即在爐內(nèi)高速運動的煙氣與其攜帶的湍流擾動極強的固體顆粒密切接觸，并有大量顆粒返混的流態(tài)化燃燒反應(yīng)過程。而外循環(huán)是在爐外將絕大部分高溫的固體顆粒搜集，并將它們送回爐內(nèi)再次參與燃燒的過程。這種特殊的燃燒方式使循環(huán)流化床鍋爐具有許多傳統(tǒng)鍋爐所沒有的特點。
特殊的燃燒方式為循環(huán)流化床帶來一系列優(yōu)點，但同時也引起了鍋爐受熱面管的高溫磨損和腐蝕。這一缺陷一直沒有得到較好的解決，限制了循環(huán)流化床鍋爐的進一步推廣應(yīng)用。
循環(huán)流化床鍋爐的受熱面管包括水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器和煙道等，國內(nèi)制造的循環(huán)流化床鍋爐大都還在密相區(qū)布置有埋管受熱面。與其他類型鍋爐相比，循環(huán)流化床鍋爐的受熱面管的工況條件更為惡劣，其磨損與固體物料濃度、煙氣流速、顆粒特性等因素密切相關(guān)。循環(huán)流化床鍋爐燃燒的煤多為低熱值劣質(zhì)煤(煤矸石、泥煤等)，固體物料(包括燃料、脫硫劑石灰石、床料等)的平均顆粒度為0-8mm，而煤粉爐燃用的煤粉粒度僅為20-50μm左右，燃燒室密相區(qū)的固體物料濃度高達100-100kg/m3，稀相區(qū)的也為5-50kg/m3，為煤粉鍋爐的幾十倍到上百倍；物料燃燒形成的高溫?zé)煔庵泻?0-20％的飛灰，飛灰中含有高熔點的硬質(zhì)顆粒(主要為SiO2)，其運行風(fēng)速平均高達4-10m/s；此外，煙氣中還含有CO、H2S、SO2、HC1等腐蝕性氣體。
因此循環(huán)流化床鍋爐用涂層必須具有良好的導(dǎo)熱性能，且熱膨脹系數(shù)與基材相近，以避免涂層脫落，且要耐高溫腐蝕和高溫磨蝕。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，所述涂層用于循環(huán)流化床鍋爐時能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面等離子噴涂NiCrAlY中間涂層，隨后等離子噴涂Cr3C2-NiCr-WC顆粒，所述等離子噴涂工藝條件包括：主氣壓力0.7-1.0MPa，輔氣壓力0.6-0.9MPa，主氣流量1300-1800l/h，輔氣流量900-1100l/h，弧電流450-600A，弧電壓85-100V，送粉氣壓力0.2-0.4MPa，送粉氣流量280-400l/h，噴涂距離100-150mm，噴涂速度2-3kg/h，涂層厚度1-2.5mm。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的Cr3C2-NiCr-WC顆粒，其重量比為5-3:1:0.5-2。
本發(fā)明所述的中間涂層厚度為0.2-0.6mm，Cr3C2-NiCr-WC涂層厚度為0.8-2.3mm，涂層總厚度為1-2.5mm。
本發(fā)明選用NiCrAlY合金粉末作為梯度陶瓷涂層中間層。NiCrAlY合金粉末是使用溫度較高、高溫綜合性能優(yōu)異的合金粉末。Al是強脫氧劑，因此Al2O3可以抑制外部介質(zhì)對母材金屬的進一步腐蝕。而Cr的硬度高，生成的Cr2O3氧化膜不僅能阻止氣體對涂層的進一步氧化，同時還可以增強涂層的耐磨性。少量釔的加入，能促進具有保護性的α-Al2O3膜的形成，改善Ni-Cr-Al合金氧化膜與基體的粘附性，防止氧化膜的剝落；增加結(jié)合強度和提高涂層的抗氧化性能。
用作粘結(jié)底層的NiCrAlY合金中含有Al和Cr這兩種耐蝕性能十分優(yōu)秀的合金元素，即在合金表面形成一層致密的氧化膜，阻止界面氧原子通過氧化膜的向內(nèi)擴散，而且氧化膜能夠完整地覆蓋合金表面。另外合金Y的加入，能促進具有保護性的α-Al2O3膜的形成，改善Ni-Cr-Al合金氧化膜與基體的粘附性，防止氧化膜的剝落。等離子噴涂陶瓷涂層又對底層起了很好的覆蓋保護作用，進一步提高了合金的耐蝕性能。
本發(fā)明所述的NiCrAlY，其各成分之間比例不做特定限定，各個成分只要達到有效量即可，例如，其原子比比例可以為1:1:2:0.3，1:1.5:3:0.5。
本發(fā)明通過選擇特定的耐高溫耐磨蝕涂層組成，并與特定的工藝相結(jié)合，在循環(huán)流化床鍋爐表面制備得到耐高溫腐蝕和高溫磨蝕的涂層，解決了現(xiàn)有技術(shù)不能解決的缺陷。
本發(fā)明制備得到的涂層，其顯微硬度在920HV0.981以上，在30°沖蝕角和90°沖蝕角下，其沖蝕磨損率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于基體，只是基體的10％左右。所述涂層能夠耐高溫腐蝕和高溫磨蝕，且涂層牢固不脫落。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面等離子噴涂NiCrAlY中間涂層，隨后等離子噴涂Cr3C2-NiCr-WC顆粒，所述等離子噴涂工藝條件包括：主氣壓力0.7MPa，輔氣壓力0.6MPa，主氣流量1300l/h，輔氣流量900l/h，弧電流450A，弧電壓85V，送粉氣壓力0.2MPa，送粉氣流量280l/h，噴涂距離100mm，噴涂速度2kg/h，涂層厚度1mm。
實施例2
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面等離子噴涂NiCrAlY中間涂層，隨后等離子噴涂Cr3C2-NiCr-WC顆粒，所述等離子噴涂工藝條件包括：主氣壓力1.0MPa，輔氣壓力0.9MPa，主氣流量1800l/h，輔氣流量1100l/h，弧電流600A，弧電壓100V，送粉氣壓力0.4MPa，送粉氣流量400l/h，噴涂距離150mm，噴涂速度3kg/h，涂層厚度2.5mm。
實施例3
一種循環(huán)流化床鍋爐耐高溫抗磨蝕涂層的制備方法，其包括：
(1)將循環(huán)流化床鍋爐部件表面噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇先后洗滌所述噴砂粗化的表面，并干燥；
(3)在粗化并清洗干凈后的表面等離子噴涂NiCrAlY中間涂層，隨后等離子噴涂Cr3C2-NiCr-WC顆粒，所述等離子噴涂工藝條件包括：主氣壓力0.8MPa，輔氣壓力0.7MPa，主氣流量1500l/h，輔氣流量1000l/h，弧電流500A，弧電壓90V，送粉氣壓力0.3MPa，送粉氣流量350l/h，噴涂距離120mm，噴涂速度2.5kg/h，涂層厚度2mm。
實施例1-2制備得到的涂層，經(jīng)實際使用100小時，停工檢查表面，未見明顯腐蝕和磨蝕，證明本發(fā)明制備得到的涂層能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實現(xiàn)了耐高溫腐蝕和耐高溫磨蝕的技術(shù)效果。