超音速电弧喷涂铁基防护涂层的性能研究
发布时间：2021-11-10 08:19
电力工业是国民经济中的先行行业,我国火力发电以煤为主要燃料,燃煤电站发电量约占总发电量的75%。锅炉用燃煤品质的下降使火力电厂锅炉“四管”（水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管）受热面产生的磨损、积灰、结渣、腐蚀等问题加剧,从而加速了锅炉管道的失效过程。火力发电系统稳定性与可靠性的高低取决于机组关键部件的耐磨、耐蚀性能,针对主要以冲蚀磨损和腐蚀为主的锅炉失效问题,研究并开发一套能成熟应用于锅炉系统的防护技术对于提高燃煤锅炉的发电能力、降低机组运行成本有着非常重要的意义。本文采用超音速电弧喷涂技术,使用铁基实芯和粉芯丝材在基体材料（20钢、12CrMoV钢）上制备抗高温冲蚀和腐蚀的铁基防护涂层。运用场发射扫描电子显微镜（FESEM）及能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计和万能拉伸试验机,对涂层微观组织、结构、硬度、厚度、结合强度和抗弯强度进行分析与测定。采用箱式马弗炉、光电分析天平、盐雾试验机、CHI660E电化学工作站、销盘式磨粒磨损试验机等设备对基体材料和铁基涂层的抗高温氧化性、耐热腐蚀性、耐盐雾腐蚀性、电化学稳定性、抗冲蚀磨损性、热稳定性进行表征和分析,研究基体材...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电孤喷涂原理示意图??
?Ｖ?￥??Ｉ??９??图１－２电孤喷涂原理示意图??１．直流电源；２．金属丝；３．送丝轮；４．导电块；５．导电嘴；６．空气喷嘴：７．电孤；８．喷涂射流：９．基体；??１０．涂层??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｒｃ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．２．１电弧喷涂涂层的制备??电弧喷涂涂层的形成是一个涉及空气动力学、流体力学、冶金热力学和传热学等多??领域的复杂过程＿。因此，制备过程受制因素较多，如气流压力、气流速度、喷涂电压、??喷涂电流、喷涂距离和送丝速度等［１１］。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，从而将气流速??度从亚音速提高到超音速，使熔滴粒子获得更高的飞行速度与雾化效果，获得更优质的??涂层［１２］。电弧喷涂涂层的沉积过程可简单分为熔滴形成、熔滴加速雾化、扁平颗粒堆积??｜１３］。阳极和阴极两根金属丝材在喷枪口交汇，交汇处形成较强电场使金属丝周边的气体??电离，从而产生高温电弧。高温电弧下金属丝材端部熔化成为熔滴，熔滴在高压高速气??流的拖拽下被加速并雾化成小熔滴喷射向基体。电弧区形成的熔滴，经雾化加速飞行，??以很高的速度撞击基体表面，熔滴在变形的瞬间被冷却、凝固，铺展成圆盘状的薄片，??接着源源不断的雾化粒子在基体表面扁平化、堆积
?成品??图１－５粉芯丝材制造工艺流程??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｏｒｅ?ｗｉｒｅｓ??１．４火力电厂锅炉“四管”失效机理分析??锅炉运行过程中，燃烧室温度高达１０００°Ｃ以上。锅炉“四管”存在严重的高温腐蚀和??冲蚀磨损及由此造成的重大经济损失。就铺设于锅炉炉壁的水冷壁管而言，其主要作用??是吸收热辐射用于对发电机转子做功，内部承受高温水蒸气带来的高压，外壁受辐射和??对流烟气的作用，同时还有附着在表面的复合熔盐的高温腐蚀和烟气飞灰冲刷磨损作用，??从而导致水冷壁管的失效。??｜］?ｍ??水冷壁??＾：螺＿５＾：??水冷壁总体布置图??图１－６锅炉水冷壁管布置图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｈｅ?ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ－ｗａｌｌ?ｔｕｂｅｓ?ｉｎ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔ?ｂｏｉｌｅｒ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境下不锈钢材料耐腐蚀性能的试验研究[J]. 冯丽,蔡琦. 机械制造. 2017(09)
[2]电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状[J]. 王金辉. 化工管理. 2017(19)
[3]超音速电弧喷涂高温防护涂层的研究进展[J]. 李玉杰,梁天权,敖润,李望,赵航,彭崇阔,曾建民. 材料导报. 2017(S1)
[4]载荷-挠度曲线上直线段斜率计算对人造板弹性模量影响[J]. 李俊鹏,袁勇威,张帆. 河南建材. 2017(02)
[5]热喷涂涂层与基体结合界面研究进展[J]. 柳建,孟凡军,殷凤良,陈永雄,梁秀兵. 材料工程. 2017(01)
[6]锅炉“四管”的失效原因及预防措施[J]. 于兴国. 吉林化工学院学报. 2017(01)
[7]常用硬度检测方法及其在钛合金中的应用[J]. 张娟,李鹏,许飞,田晨超. 西安文理学院学报(自然科学版). 2016(06)
[8]主气流温度对高压冷喷涂粉末速度和温度的影响[J]. 唐文勇,张克声,蒋学勤,宋俊. 表面技术. 2016(09)
[9]混凝土搅拌运输车出料溜槽结构缺陷和制作工艺的改进[J]. 王庆香. 工程机械与维修. 2016(03)
[10]离子渗氮-电弧离子镀复合涂层关键科学问题研究取得重要进展[J]. 张世宏,Chen W L,Zheng J,Lin Y. 中国表面工程. 2015(05)
博士论文
[1]销盘滑动磨损试验的仿真方法研究[D]. 汪选国.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]等离子喷涂高温防护涂层的热腐蚀、高温氧化及抗热震性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2016
[2]旋转磨粒参数对单晶铜抛光加工影响的分子动力学研究[D]. 杨倚寒.吉林大学 2015
[3]热喷涂技术应用与发展调研分析[D]. 李君.吉林大学 2015
[4]NiZn功率铁氧体材料耐热冲击性能的研究[D]. 王永.电子科技大学 2016
[5]典型盘用材料缺口拉伸强度预测方法研究与应用[D]. 王盛尧.南京航空航天大学 2014
[6]电弧喷涂层磨损性能的仿真与实验研究[D]. 刘鲁宁.哈尔滨工业大学 2014
[7]气固两相流下风力机塔筒的冲蚀磨损行为研究[D]. 李凯杰.新疆大学 2014
[8]基于ABAQUS的导轨副磨粒磨损微观过程的有限元研究[D]. 岳晓宇.天津理工大学 2014
[9]高氮含量Ti（C，N）基金属陶瓷的制备及其磨粒磨损特性研究[D]. 周伟.南京航空航天大学 2013
[10]高耐磨损复合锅炉管的制备及其特性研究[D]. 钟成圆.华北电力大学 2013
本文编号：3486917
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电孤喷涂原理示意图??
?Ｖ?￥??Ｉ??９??图１－２电孤喷涂原理示意图??１．直流电源；２．金属丝；３．送丝轮；４．导电块；５．导电嘴；６．空气喷嘴：７．电孤；８．喷涂射流：９．基体；??１０．涂层??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｒｃ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??１．２．１电弧喷涂涂层的制备??电弧喷涂涂层的形成是一个涉及空气动力学、流体力学、冶金热力学和传热学等多??领域的复杂过程＿。因此，制备过程受制因素较多，如气流压力、气流速度、喷涂电压、??喷涂电流、喷涂距离和送丝速度等［１１］。超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，从而将气流速??度从亚音速提高到超音速，使熔滴粒子获得更高的飞行速度与雾化效果，获得更优质的??涂层［１２］。电弧喷涂涂层的沉积过程可简单分为熔滴形成、熔滴加速雾化、扁平颗粒堆积??｜１３］。阳极和阴极两根金属丝材在喷枪口交汇，交汇处形成较强电场使金属丝周边的气体??电离，从而产生高温电弧。高温电弧下金属丝材端部熔化成为熔滴，熔滴在高压高速气??流的拖拽下被加速并雾化成小熔滴喷射向基体。电弧区形成的熔滴，经雾化加速飞行，??以很高的速度撞击基体表面，熔滴在变形的瞬间被冷却、凝固，铺展成圆盘状的薄片，??接着源源不断的雾化粒子在基体表面扁平化、堆积
?成品??图１－５粉芯丝材制造工艺流程??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｃｏｒｅ?ｗｉｒｅｓ??１．４火力电厂锅炉“四管”失效机理分析??锅炉运行过程中，燃烧室温度高达１０００°Ｃ以上。锅炉“四管”存在严重的高温腐蚀和??冲蚀磨损及由此造成的重大经济损失。就铺设于锅炉炉壁的水冷壁管而言，其主要作用??是吸收热辐射用于对发电机转子做功，内部承受高温水蒸气带来的高压，外壁受辐射和??对流烟气的作用，同时还有附着在表面的复合熔盐的高温腐蚀和烟气飞灰冲刷磨损作用，??从而导致水冷壁管的失效。??｜］?ｍ??水冷壁??＾：螺＿５＾：??水冷壁总体布置图??图１－６锅炉水冷壁管布置图??Ｆｉｇ．?１－６?Ｔｈｅ?ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ－ｗａｌｌ?ｔｕｂｅｓ?ｉｎ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔ?ｂｏｉｌｅｒ??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境下不锈钢材料耐腐蚀性能的试验研究[J]. 冯丽,蔡琦. 机械制造. 2017(09)
[2]电弧喷涂锌铝合金涂层的防腐机理和应用现状[J]. 王金辉. 化工管理. 2017(19)
[3]超音速电弧喷涂高温防护涂层的研究进展[J]. 李玉杰,梁天权,敖润,李望,赵航,彭崇阔,曾建民. 材料导报. 2017(S1)
[4]载荷-挠度曲线上直线段斜率计算对人造板弹性模量影响[J]. 李俊鹏,袁勇威,张帆. 河南建材. 2017(02)
[5]热喷涂涂层与基体结合界面研究进展[J]. 柳建,孟凡军,殷凤良,陈永雄,梁秀兵. 材料工程. 2017(01)
[6]锅炉“四管”的失效原因及预防措施[J]. 于兴国. 吉林化工学院学报. 2017(01)
[7]常用硬度检测方法及其在钛合金中的应用[J]. 张娟,李鹏,许飞,田晨超. 西安文理学院学报(自然科学版). 2016(06)
[8]主气流温度对高压冷喷涂粉末速度和温度的影响[J]. 唐文勇,张克声,蒋学勤,宋俊. 表面技术. 2016(09)
[9]混凝土搅拌运输车出料溜槽结构缺陷和制作工艺的改进[J]. 王庆香. 工程机械与维修. 2016(03)
[10]离子渗氮-电弧离子镀复合涂层关键科学问题研究取得重要进展[J]. 张世宏,Chen W L,Zheng J,Lin Y. 中国表面工程. 2015(05)
博士论文
[1]销盘滑动磨损试验的仿真方法研究[D]. 汪选国.武汉理工大学 2009
硕士论文
[1]等离子喷涂高温防护涂层的热腐蚀、高温氧化及抗热震性能研究[D]. 王磊.兰州理工大学 2016
[2]旋转磨粒参数对单晶铜抛光加工影响的分子动力学研究[D]. 杨倚寒.吉林大学 2015
[3]热喷涂技术应用与发展调研分析[D]. 李君.吉林大学 2015
[4]NiZn功率铁氧体材料耐热冲击性能的研究[D]. 王永.电子科技大学 2016
[5]典型盘用材料缺口拉伸强度预测方法研究与应用[D]. 王盛尧.南京航空航天大学 2014
[6]电弧喷涂层磨损性能的仿真与实验研究[D]. 刘鲁宁.哈尔滨工业大学 2014
[7]气固两相流下风力机塔筒的冲蚀磨损行为研究[D]. 李凯杰.新疆大学 2014
[8]基于ABAQUS的导轨副磨粒磨损微观过程的有限元研究[D]. 岳晓宇.天津理工大学 2014
[9]高氮含量Ti（C，N）基金属陶瓷的制备及其磨粒磨损特性研究[D]. 周伟.南京航空航天大学 2013
[10]高耐磨损复合锅炉管的制备及其特性研究[D]. 钟成圆.华北电力大学 2013
本文编号：3486917
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