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            等離子噴涂熱噴涂技術

            更新時間  2021-12-23 13:52:16 閱讀

            煙氣輪機利用催化裂化過程中產生的高溫煙氣再次做功,將熱能轉化成電能,產生的電能帶動整個煉化裝置運行,既充分利用了能源,又減少了廢氣的排放,是煉油企業中的關鍵設備,對企業實現節能減排的目標發揮著十分重要的作用。煙氣輪機運行狀況的好壞直接關系到石油煉油企業各裝置能否長期、安全地運行,并影響企業的經濟效益。

            然而,煙氣輪機工作狀況十分惡劣:高溫、高壓、腐蝕以及固體顆粒沖擊,造成葉片腐蝕嚴重。煙氣輪機服役溫度為600~800℃,煙氣輪機中的煙氣是焦(渣)油(經常摻雜有瀝青)的燃燒產物,含有大量有害元素或介質,如:S,K,Ca,Mg,Na,V,Fe,SO2,SO3等,這些元素或介質通過反應會產生一系列低熔點化合物或共晶物沉積在葉片表面,具有很強的腐蝕性。此外,煙氣中帶有一定濃度的高速運動的催化劑硬質顆粒(如硅酸鋁等),對葉片表面造成沖蝕,葉片在無涂層保護的情況下,一般使用周期僅為2~6個月,整個葉片會全部腐蝕磨損掉。為此,必須解決煙氣輪機葉片的防腐問題。

               熱噴涂技術是一門表面防護和表面強化的技術,近些年發展十分迅速,其涂層具有耐腐蝕、耐磨損或隔熱等優良性能,在航空航天、機械制造、石油化工、汽車等領域得到廣泛應用。等離子噴涂技術是熱噴涂技術之一,它是以等離子弧為熱源的熱噴涂技術。等離子弧是一種高密度熱源,電弧在等離子噴槍中受到壓縮、能量集中。等離子噴涂有以下三個主要特點:一是工件無變形,不改變基體金屬熱處理后的性質;二是涂層種類多,由于焰流溫度高,可以將各種噴涂材料加熱到熔融狀態,從而可以得到各種性能的涂層;三是工藝穩定,涂層質量高。應用等離子噴涂技術在煙氣輪機葉片上制備防腐涂層是解決其防腐問題的一種有效方法。

               等離子噴涂制備煙氣輪機葉片涂層的工藝流程為:基體除油除銹→噴砂→制備過渡層→噴涂工作層。煙機葉片涂層的主要成分為:Co35~60%,Cr25~40%,Ni8~15%。該涂層抗高溫熱腐蝕性能強,高溫硬度高,防護性能優異,完全能滿足各種功率煙機葉片的工作要求。

            等離子噴涂技術在煙氣輪機葉片耐高溫腐蝕方面取得了很好的應用。實踐證明,熱噴涂技術是解決煉油裝備中腐蝕和磨損的有效技術。例如:上海石化引進美國煙機,該煙機運行572天后,葉片全部磨損報廢;后改用國產GH864材料并涂覆涂層后,連續運行52570h,創造煙機連續工作最長的紀錄。廣州石化煉油廠采用煙機葉片涂覆涂層后,連續運行18288h后,葉片涂層情況良好。濟南煉油廠對煙機采用涂層防護后,平均每小時節電5000kW,效益十分顯著。在含高灰塵(平均濃度345.3mg/m3)及嚴重硫腐蝕(硫含量達30~44.5kg/h)環境下工作的煙機,連續運行8424h后停機檢查,葉片完好無損。

            究表明,鋼鐵在大氣和水介質中由于電化學腐蝕原因,在沒有保護的情況下,碳鋼的平均腐蝕速度比鋅高5-20倍,比鋁高40-100倍。采用普通的油漆防護時,由于油漆與鋼鐵基體的粘附強度低、耐沖刷和顆粒磨損能力低、使用過程中老化變質等原因,往往容易造成局部涂層損失脫落、而使鋼鐵基體銹蝕,導致油漆層大面積起泡脫落,致使短期內防護失效。

            超音速電弧噴涂熱噴涂鋅、鋁復合涂層對鋼鐵基體有雙重保護作用。

            一方面,經過封閉處理的涂層可以起到物理覆蓋作用。將鋼鐵與水和空氣等腐蝕介質隔離開來,從而起到防護作用;另一方面,當涂層有孔隙、裂紋或損壞時,由于鋅和鋁的電化學性能比較活潑,電極電位比鋼低,構成腐蝕電池時,鋅或鋁是負極,鐵是正極,鋅、鋁失去電子,變成離子進入電解質溶液中而被腐蝕,其自由電子流向鋼鐵,使鋼鐵極化而受到保護。

            鋁是一種活性很強的金屬,很容易與氧結合,生成一層致密、堅硬的氧化保護層,有效的防止鋁涂層進一步氧化。而且噴涂過程中,鋁變成負電性更強的活化狀態,能更好的對鋼鐵基體起陰極保護作用。

            噴涂后采用低粘度涂料,對涂層進行封孔處理并加一、二道面漆,成為以金屬為基礎的復合涂層,將進一步顯著提高涂層防蝕能力,延長保護周期。

            由于超音速電弧噴涂(熱噴涂)時鋅或鋁呈熔融液噴射到經過粗化處理的鋼鐵表面上,熔融有較大的熱能,獲得比有機涂層進一步氧化。而且噴涂過程中,鋁變成負電性更強的活化狀態,能更好地對鋼鐵基體起陰極保護作用。

            噴涂后采用低粘度涂料,對涂層進行封孔處理并加一、二道面漆,成為以金屬為基礎的復合涂層,將進一步顯著提高涂層防護能力,延長保護周期。

            2、超音速電弧噴涂鋅、鋁涂層的特點

            鋼鐵結構件采用噴涂鋅、鋁涂層加封閉涂裝保護,形成長效防護復合涂層,與一般有機涂層相比有其突出特點:

            (1)防護期長:噴鋅、噴鋁復合涂層、防護有效期一般可達20-30年,在大氣中最長有效期國外達60年之久的記錄,而有機涂裝的防護期一般為3-8年。

            (2)結合強度比有機涂層高,達到2-3kgf/mm2。

            (3)耐高溫:噴鋁涂層經擴散處理,可在900℃高溫下抗氧化;鋅涂層亦可承受450℃。

            (4)不存在老化變質問題。

            (5)耐磨、耐沖刷、抗擦傷性能好。

            3、噴鋅、噴鋁涂層的比較

            噴鋅涂層是國外應用最早的一種陰極保護涂層,60年代以前長效防護大部分采用噴鋅涂層。但是由于(1)鋅層是一種犧牲陽極材料,因此噴鋅涂層的防腐速率比噴鋁涂層高,其耐蝕期與厚度成正比,要達到長效防蝕、噴鋅涂層應有一定厚度;(2)鋅的密度(7.09/cm3)。比鋁(67.5px3)高2.6倍,因此噴涂相同厚度的涂層,鋅的消耗量是鋁的2.6倍。國外資料報道,噴涂等效涂層厚度的情況下,鋅比鋁涂層成本貴一倍;(3)噴鋅所形成的ZnO粉塵對人體呼吸道有危害;(4)噴鋅時由于空氣中CO含量不足,不能形成穩定的ZnCO3保護膜,而易疏松的Zn(OH)2,在鋅涂層上產生許多“白銹”,腐蝕率升高;(5)由于工業區大氣、城市大氣中SO2含量較高,使雨水酸度增加,也能破壞ZnCO3膜的穩定性,使鋅涂層腐蝕速率加快。

            隨著新型電弧絲材噴涂技術的發展,目前國際上大型鋼鐵構件廣泛采用噴鋁長效防護涂層。噴鋅涂層除繼續在鄉村大氣、談水和偏堿性氣氛中使用外、正逐漸被噴鋁涂層所代替。

            噴鋅、噴鋁涂層腐蝕速率與其使用環境介質的PH值密切相關。一般來說,噴鋅涂層用于弱堿性條件下為好,噴鋁涂層最好用于中性或酸性條件下。

             文章來源:http://www.azprivatemedicine.com/


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