專利名稱：用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合涂層的省煤器管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合涂層的省煤器管。
西安交通大學(xué)發(fā)明的“一種抗熱塵沖蝕的省煤器(專利號95211050.4)”中的省煤器管存在以下不足(1)采用氧—乙炔噴焊的方法，重熔溫度過高，對管子的熱輸入量大，由于省煤器管壁厚較小(一般不超過5mm)，容易導(dǎo)致管子變形，大面積使用有困難；(2)噴焊層厚度大，要求0.5-2mm，降低了管子的傳熱系數(shù)，且使得噴焊層殘余應(yīng)力增大。(3)只有噴焊一種涂層，沒有底層和封孔層，易因腐蝕性氣氛的侵蝕而導(dǎo)致涂層失效。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合涂層的省煤器管，包括#20碳鋼管基體，其特征是鋼管上有0.05-0.15mm NiAl結(jié)合底涂層、0.10-0.30mmNiCrFe-Cr3C2功能涂層和硅鋁樹脂封孔涂層。
所述NiAl結(jié)合底涂層(過渡層)成份為Ni 94-96％、Al 4-6％及少量噴涂過程中形成的Al2O3(Ni、Al的含量％是以忽略不計(jì)少量噴涂過程中形成的Al2O3為基礎(chǔ)的)。它是采用φ2mm基本成分為Ni 94-96％，Al 4-6％的NiAl實(shí)芯絲材噴涂而成。噴涂NiAl底層是為了有效提高復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度，保證鍋爐省煤器管壁在高溫工作時(shí)涂層和基體的良好結(jié)合。
所述NiCrFe-Cr3C2功能涂層的化學(xué)成分和含量為材料名稱Fe NiCr Al Mo Cr3C2含量(重量％) 48-605-10 5-102-32-327-30它是采用與現(xiàn)有技術(shù)不同配方的、由鐵皮包絡(luò)著NiCrFe-Cr3C2粉末，類似于藥芯焊絲的管狀絲材噴涂而成。
所述硅鋁樹脂封孔層，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。采用北京廊橋技貿(mào)有限公司銷售的硅鋁樹脂封孔劑刷涂而成。硅鋁樹脂封孔劑是一種空氣干燥型的含片狀鋁粉的硅樹脂，在抗氧化氣氛中較為耐高溫，可有效地填充涂層中的孔隙，防止腐蝕性氣體進(jìn)入涂層。
本實(shí)用新型的制造工藝過程如下1.用噴砂處理的方法去除待噴涂管表面的油脂污垢、氧化皮、鐵銹等附著物。
2.在噴砂后三個(gè)小時(shí)內(nèi)噴涂涂層，首先，用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂0.05-0.15mm NiAl底涂層。
3.用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂NiCrFe-Cr3C2功能涂層0.10-0.30mm，作為耐沖蝕磨損功能層。
4.用手工涂刷封孔涂層，加以封孔處理，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。封孔劑采用北京廊橋技貿(mào)有限公司銷售的硅鋁樹脂封孔劑。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.從涂層金相分析可以看出，由于NiAl絲材噴涂過程中放熱反應(yīng)，NiAl底涂層和#20碳鋼管基體界面上有明顯擴(kuò)散現(xiàn)象，產(chǎn)生了部分冶金結(jié)合，因此，NiAl結(jié)合底涂層可有效提高復(fù)合涂層的結(jié)合強(qiáng)度；另外，NiAl涂層在省煤器管工作溫度(400℃)時(shí)的線膨脹系數(shù)為12.8×10-6，和#20碳鋼管(省煤器用鋼)的線膨脹系數(shù)11.3×10-6比較接近，保證了鍋爐省煤器管壁在高溫工作時(shí)涂層和基體的良好結(jié)合。
2.NiCrFe-Cr3C2功能層采用與現(xiàn)有技術(shù)不同配方的金屬陶瓷型絲材制備而成，涂層中含有較多Cr和Fe的硬質(zhì)相化合物，而且非常致密。涂層結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)到30Mpa以上，涂層硬度也可達(dá)到HRC55以上，具有優(yōu)良的抗高溫腐蝕和耐磨性能。
3.封孔層可有效地填充涂層中的孔隙，防止腐蝕性氣體進(jìn)入涂層削弱涂層的結(jié)合強(qiáng)度。
4.超音速電弧噴涂與普通電弧噴涂相比，具有更高的粒子飛行速度、更高的結(jié)合強(qiáng)度、更低的孔隙率、涂層均勻度高、致密性好，且噴涂工件不變形，可獲得高質(zhì)量的涂層，涂層壽命高，管道使用壽命更有效地延長。
具體實(shí)施的方式
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但對本實(shí)用新型不構(gòu)成限制。
顯示在附圖的省煤器管包括#20鋼管基體1、0.06mm NiAl底涂層2、0.22mmNiCrFe-Cr3C2功能涂層3和硅鋁樹脂封孔涂層4。所用材料如上面所述。
制造工藝過程如下1.用噴砂處理的方法去除待噴涂管表面的油脂污垢、氧化皮、鐵銹等附著物。
表1噴砂設(shè)備與工藝參數(shù)設(shè)備類型載氣種類載氣壓力 砂粒種類 砂粒粒度噴砂距離射吸式噴槍 壓縮空氣6-7Mpa棕剛玉砂20目 70-100mm2.在噴砂后三個(gè)小時(shí)內(nèi)噴涂涂層，首先，用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂0.06mmNiAl底涂層。噴涂設(shè)備美國UniqueCoat公司生產(chǎn)的超音速活性電弧噴涂系統(tǒng)(簡稱HVAA)，型號為MODEL SB-50。
3.用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂NiCrFe-Cr3C2層0.22mm，作為耐沖蝕磨損功能層，NiCrFe-Cr3C2噴涂材料的化學(xué)成分和含量為材料名稱 FeNiCr AlMoCr3C2含量(重量％)555 8 2 228表2超音速活性電弧噴涂工藝規(guī)范表編號 打底 功能層層噴涂絲材材質(zhì) NiAl NiCrFe-Cr3C2絲材噴涂電流(A) 180 189噴涂電壓(V) 4042空氣壓力85 85(Psi)燃?xì)鈮毫?5 85(Psi)涂層厚度(mm)0.06 0.224.用手工涂刷封孔涂層，加以封孔處理，共刷涂2道，厚度0.03mm。封孔劑采用北京廊橋技貿(mào)有限公司銷售的硅鋁樹脂封孔劑所制備的省煤器管安裝在50MW機(jī)組的鍋爐(省煤器處煙溫約300-500℃，煙速約10m/s，煙氣中夾帶大量的粉煤灰顆粒，以低沖擊速度高溫沖蝕磨損為主)上，經(jīng)過10000多小時(shí)的使用，涂層與基體結(jié)合良好，無開裂、脫落和明顯磨損腐蝕現(xiàn)象。
將上述底涂層和NiCrFe-Cr3C2功能涂層的厚度分別改為0.10和0.20mm，制備工藝同上。所制備的6根省煤器管安裝在200MW機(jī)組的省煤器上，運(yùn)行情況良好，涂層與基體結(jié)合良好，無開裂、脫落和明顯磨損腐蝕現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合涂層的省煤器管，包括#20碳鋼管基體(1)，其特征是鋼管上有0.05-0.15mm NiAl結(jié)合底涂層(2)、0.10-0.30mm NiCrFe-Cr3C2功能涂層(3)和硅鋁樹脂封孔涂層(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的省煤器管，其特征為NiAl結(jié)合底涂層成份為Ni 94-96％、Al 4-6％及少量噴涂過程中形成的Al2O3(Ni、Al的含量％是以忽略不計(jì)少量噴涂過程中形成的Al2O3為基礎(chǔ)的)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的省煤器管，其特征為NiCrFe-Cr3C2功能涂層的化學(xué)成分和含量為材料名稱 Fe Ni Cr Al Mo Cr3C2含量(重量％) 48-605-105-102-32-327-30
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一種省煤器管，其特征為硅鋁樹脂封孔層，共刷涂1-4道，厚度0.018-0.05mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用超音速電弧噴涂設(shè)備噴涂復(fù)合涂層的省煤器管，包括#20碳鋼管基體(1)，其特征是鋼管上有0.05－0.15mm NiAl結(jié)合底涂層(2)、0.10－0.30mmNiCrFe－Cr
文檔編號F22D1/02GK2575111SQ0227254
公開日2003年9月24日 申請日期2002年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月16日
發(fā)明者聶銘, 林介東, 劉紅文, 童亮 申請人:廣東省電力工業(yè)局試驗(yàn)研究所