用于燃气锅炉低碳钢耐冲蚀-腐蚀磨损的双层热喷涂层

　　United.USA王谦税正荣清华大学机械工程系王海斗译蚀试验和金相分析，并对其性能进行讨论。结果发现，燃烧电弧喷涂碟235他涂层在高硫及氯环境中是种良好的防护涂层。

　　发电厂锅炉热交换器管道常用含铬及钼的低碳钢及低合金钢制成。虽然铬元素因能在高温合金耐腐蚀作用，但在锅炉管道所用的低合金钢中因其含量有限而不能形成有效的保护层。通常，热交换器管道在高温下遭受粉尘微粒及腐蚀性气体的侵蚀产生腐蚀冲蚀磨损。磨损率决定于锅炉设计和运行微粒特性环境条件及锅炉材料等因素。在锅炉环境内的线性腐蚀率可达也主要腐蚀机制包括氧化硫化氯化及它们的协同作用4.

　　为防护锅炉管道的腐蚀，发电部门已采用高温涂层，如热喷涂涂层57.虽然热喷涂涂层显了良好的耐蚀性，在实际应用中也有明显的效果8，9，但这种单涂层对腐蚀与冲蚀共同作用的磨损还不能满足要求。本文中，介绍了种耐腐蚀冲蚀磨损的双层涂层高速火焰喷涂302丁汇25秘涂层+燃烧电弧喷涂抓235他涂层，并对在高硫高氯条件下实际使用两年后的涂层进行了对比磨损试验与金相分析，对其性能也进行了讨论。

　　试验步骤2.1冲蚀磨损的对比试验冲蚀试验在高温氧化条件下测定固体颗粒造成的冲蚀磨损。试验材料有低碳钢18018涂层获专利的高速火焰喷涂30225抓陶瓷涂层以及0，269涂层获专利的高速火焰喷涂302丁25抓陶瓷涂层。冲蚀微粒从运行中锅炉的循环流化床06，上收集。4种试验材料的特性3种涂层的微观结构1.

　　材料处理组成厚度硬度孔隙率工艺M涂层电弧啧涂涂层高速火焰啧涂冲蚀试验在高温下进行。喷嘴冲蚀试验机试验设备及步骤文献。除了高颗粒速度外，全部模拟锅炉水冷壁热交换器的实际冲蚀情况。详细试验条件2.磨损试验完成后，测量所有试块的厚度损失和重量损失。由于试块的重量损失既含因冲蚀而产生的损失，又含因转变为氧化物或颗粒沉淀而造成的损失，而且不同的涂层有不同的密度。

　　因此，测量厚度损失的数据更为可靠。

　　2.2燃烧电弧喷涂燃烧电弧喷涂时，金属丝经电弧加热成为液态，被超音速喷射的丙烷空气燃烧产物雾化。雾化微粒的尺寸比常规电弧喷涂小56倍，平均颗粒速度比常规电弧喷涂高几倍。因此可获得很致密的涂层。此外，雾化喷射时，微粒是在减压的燃烧产物中，而不是空气中运动，这就降低了因微粒尺寸减小易发生氧化的可能。因此，燃烧电弧喷涂涂层中的氧含量相当或略高于常规电弧喷涂涂层，而每个微粒面的氧化膜更薄。

　　工艺参数单位量值粒子速度温度冲击角试验时间载荷试验材料流化床粉尘2.3涂层管道实际应用后的金相分析管道材料为低碳钢相当于18018钢。

　　测试管道面喷涂双层涂层。里层为燃烧电弧喷涂的镍铬合金625涂层沌235袖层，厚400470，外层是高速火焰喷涂的0269涂层302丁25沌层，厚120叫。试验与搜集冲蚀微粒的那台锅炉类似。该锅炉的燃料为高氯硫含量的造纸厂废料及树皮，其中氯含量达0.170.67，硫含量达7.2917.75.过热器本身的管道也同样受到冲蚀磨损的影响。使用两年后，将待测管道的涂层样品在实验室进行全面测试分析，对管道涂层截面进行目测及金相分析。金相制样时，先用带锯切出试块，用砂轮打磨，再用树脂粘牢，后细磨并抛光。用光镜4，及带有能谱分析EDS的扫描电镜SEM对试块的化学成分及结构进行分析。

　　3结果与讨论3.1冲蚀磨损比较冲蚀磨损结果3.与未作处理的低碳钢管道相比，08200涂层减少磨损8倍，而3，M涂层仅减少2.5倍。CRC269涂层在试验的涂层中显了佳的抗冲蚀磨损性，减少磨损达15倍。冲蚀磨损测试结果1.可0，269涂层的高耐蚀性主要由于结构精细结合致密孔隙率低及元素组成合理12.与此相反，电弧喷涂ArmacorM涂层的晶粒尺寸较大，孔隙率高，并存在微裂纹与夹杂物，使得耐磨性降低，磨损失重增加。

　　诚骚柯科重量损失厚度损失，尺，269涂层3.2双层涂层的金相分析3.2.1观测管道样品比较干净，面没有氧化皮铁锈及腐蚀产物，2⑶。涂层面没有明显的剥落和裂纹。管道面没有冲蚀或腐蚀损伤的痕迹。对涂层以下41范围内的壁厚进行观测，没有发现壁厚减薄。接触蒸汽边的面也现正常。

　　3.2.2涂层厚度按美国材料试验协会649988标准，涂层总厚度沿周长每隔22.5.测量1次。涂层厚度在500554，平均厚度为526，2出。

　　3.2.3面分析涂层管道面元素采用0，测定，2由可知，涂层面几乎没有硫及，兀素出现，明没有出现硫及氯的腐蚀产物。硅和钙元素的出现，明有飘浮的粉尘沉积在面。铬镜钛元素的出现明外涂层为0，269丁汇涂层。

　　3.2.4光镜分析对全部涂层样品的横截面进行了观察。两层涂层的微观结构及08分析结果3.涂层各部位的结构基本相同，33.内层0625涂层厚为400470哗，与使用前相同。

　　外层0，269涂层厚为90120哗。明，经两年使用后，双层涂层厚度没有明显损失，269涂层的金相孔隙率估计低于2.

　　0625涂层的氧化物含量也属正常，大致在25量；幻试块面的丑03能谱分析3.2.5电镜分析涂层管道样品抛光后用带有08与管壁界上面有硫化物及氯化物，说明虽经两年应用，没有明显的从两层涂层到界面的扩散。4为涂层横截面的SEM照片及线扫描能谱分析，没有硫及氯元素的出现。两种涂层的结构保持未变。

　　但从1及2区域的08能谱4，山可，涂层与管道的结合界面有氧化铁存在，明使用中氧元素已透过两层涂层。但界面处的氧化比较轻微。

　　此外，样品抛光后在空气中放置3天后，在个别部位不超过10的样品总面积有少数液体腐蚀斑出现，这说明，这些部位的腐蚀产物吸收了空气中的水分。5了涂层的横截面及出现在涂面的腐蚀斑；c内涂层腐蚀斑的EDS能谱分析；d涂层与管道界面腐蚀斑的EDS能谱分析层内部530及涂层与管道界面处5巾山液体腐蚀斑的能谱分析。可以清楚地看出，在这些部位因有少量氯元素渗入而出现了腐蚀产物。

　　当擦去涂层面的液体腐蚀斑后，横截面的结构即为正常，在08分析中氯元素不再出现。这明氯和氧元素仅仅扩散于内涂层的某些孔隙之中，渗透量并不大，内外两层涂层的性能并未降低。而且，氯元素的渗入只是在个别部位。

　　3.3讨论涂层的气体渗透性越高，硫氧氯等元素越容易穿透涂层与管道发生反应，涂层的耐蚀性也就越差。影响涂层气体渗透性的两个主要因素是涂层的厚度，是涂层的结构。渗透性随涂层厚度的增加而降低，其关系近似为指数关系13，涂层厚度加大，渗透性下降，耐蚀性增加。涂层结构越细，氧化率与孔隙率越低，则透气率越低，耐蚀性就越好。上述试验与分析证明，双层涂层忙，2690 625是防护腐蚀冲蚀磨损的有效措施。高速火焰喷涂0，269涂层具有好的抗冲蚀性能，燃烧电弧喷涂0人625沌235袖涂层结构均匀而致密，具有良好的抗氧化性和对金属碳化物涂层下的结合层非常重要的延展性7.然而，采用高速连续火焰喷涂HVCC14比电弧喷涂CA更为可靠，可得到组织更致密，孔隙率和渗透更低涂层与HVCC涂层的横截面。因此，采用0，269尼625涂层比用0尺，2690人625涂层可获得更长的寿命。

　　结论燃烧电弧喷涂抓235师涂层在高硫及高氯环境中具有良好的耐蚀性。

　　高速火焰喷涂0，1269涂层具有良好的抗冲蚀磨损性能。试验中的双层涂层002690人625是种具有高耐腐蚀冲蚀磨损的涂层。

　　高速连续火焰喷涂涂层，与电弧喷涂涂层相比，孔隙率和渗透性低。因此，采用0，1269奶625双层涂层，代替0，2690人625涂层可显著提高涂层的寿命。

　　蒋氏工业慈善基金举办第六届国际制造科技会议由蒋氏工业慈善基金举办的第六届国际制造科技会议，将于2001年12月16，18日在香港举行，此次会议主为在知识经济年代的化制造科技与策略。会议将展制造业在21世纪占地位及高生产值的科技发展要诀。会议的宗旨是为中国人的制造工业和科技，特别是机械制造业及科技的专业人员提供研习国际新科技及管理策略研讨未来动向探讨合作项目等机会。会议的内容包括蒋氏科技成就奖得主的获奖演说国际工业的专报告企业家论坛专论坛及科技论文发会等。

　　值得强调的是，此国际会议不是纯学术性的会议，其重点是研讨应用性高效益大的制造科技，从而促进中国制造业的发展。此次会议由许多国际知名的专业组织共同协办。会议国际策划委员会主席为基金董事中国科学院院长路甬祥教授，筹备委员会主席华人竞争力基金会董事长石滋宜博士。

　　有兴趣与会及在科技论文发会上发论文注蒋氏工业慈善基金由蒋震博士于1990年创立。蒋博士是世界具规模的注塑机制造商，香港震雄集团的创办人兼主席。他毕生致力于塑胶和机械制造工业的发展。他相信制造科技和制造工业是提高人类生活水平和使国家富强的基础，只有先进代化的社会，提高中国人民的生活水准。为了促成这个目标，蒋博士慨然捐出他持有的全部震雄集团股份，成立本基金。

　　蒋氏工业慈善基金有限公司新书推荐徐滨士院士科研文选装甲兵工程学院编辑的徐滨士院士科研文选日前由机械工业出版社出版发行。文选从徐滨士院士发的200余篇教学科研文章中选编出有代性的90篇。汇集了他在热喷涂电刷镀焊接与堆焊低真空熔结离子镀润滑与减摩等面技术方面的研究成果，汇集了他进行理论创新，倡导和推动设备装备维修工程面工程和再制造工程方面的研究成果以及他从事科学研究与教学改革的思维方法方面的文章。该书的读者对象是大学程度以上的面工程领域的学生研究人员工程技术人员及相关研究领域的专家学者。欢迎大家踊跃订购。定价58.00兀，免收邮奇费。地址北京长辛店杜家坎21号院士办100072联系人梁秀兵1译者地址北京海淀区清华园100084 2编者按本论文由美国拉邮瓜公司，8丑技术中心