新型超音速电弧喷涂锅炉水冷壁防护涂层
发布时间：2021-10-14 08:46
为获得火电厂锅炉运行工况下具有较高寿命的的水冷壁防护涂层,在已有涂层成分的基础上自行设计制作了一种新型防护涂层。采用超音速电弧喷涂的方式,在Q235钢基体上制备了自研Fe Cr Ni BSi涂层和Fe Cr Ni两种涂层。对两种涂层进行耐高温腐蚀性能试验,并通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段对涂层在熔盐环境下腐蚀前、后的表面形貌和腐蚀机理进行研究。结果表明,Fe Cr Ni BSi涂层较之Fe Cr Ni涂层具有更好的抗高温腐蚀性能和更高的表面硬度,硬度高使得涂层耐粉尘冲蚀性好,从而更适合于做火电厂锅炉水冷壁防护涂层。
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
涂层截面的显微组织(a,c)及经图像处理后的孔隙形貌(b,d)
图1中还可见扁平颗粒周围存在着一层深灰色的氧化物薄膜。氧化物薄膜的存在是由熔融状态的金属液滴在雾化飞行过程中表面发生氧化形成的。在构成涂层的扁平粒子间存在一些孔隙和杂质(如箭头所指)。对这两种涂层的截面显微组织进行对比可以发现:FeCrNiBSi涂层的组织相比FeCrNi涂层更致密，氧化物膜和孔隙的量更少，其原因可能在于适量的B元素在合金中可起到改善组织致密性、提高强度的作用[6]。有研究指出，在电弧喷涂制备的Fe-Cr-Si合金涂层中添加一定量B元素可使其显微组织更为致密[7-9]。本研究的FeCrNiBSi涂层中含有5.5%B，从而导致FeCrNiBSi涂层的组织结构得到改善，涂层组织变得更为致密。由表2所示硬度试验结果显示:(1)FeCrNiBSi涂层的平均硬度达到了487.2 HV0.3，而FeCrNi涂层的平均硬度只有313.2 HV0.3，即FeCrNiBSi涂层的硬度明显高于FeCrNi涂层，这可能和B、Si含量较高有关。(2)对比所测每种涂层5个不同点的硬度值可以发现，即使是同一种涂层，其最小硬度值和最大硬度值相差得比较大，最高在50 HV0.3。这一结果表明涂层中的硬度分布是不均匀的。出现这种现象是因为在涂层的组织中分布着许多金属氧化物，在对涂层表面随机取点进行硬度测量时，当测量点正好在氧化物上时，由于金属氧化物的硬度相比涂层中的其他组织来说更大，因此所测硬度值更高，涂层硬度高，在煤粉及杂质粉尘的冲蚀下，冲蚀量小，抗冲蚀性较好。
图5所示为涂层热腐蚀不同时间后的腐蚀增重曲线。由图5可见，两种涂层在热腐蚀开始阶段的腐蚀速率上升较快，且热腐蚀增重相差不大。腐蚀6 h后，FeCrNiBSi涂层的热腐蚀增重小于FeCrNi涂层，腐蚀时间增加到18 h后，两者的腐蚀增重差距变大。此外，FeCrNi涂层在腐蚀36 h后出现了腐蚀增重下降的现象，这是因为FeCrNi涂层的表面腐蚀现象较为严重，生成的腐蚀产物出现了剥落。由此可见，FeCrNiBSi涂层抗热腐蚀性能优于FeCrNi涂层。图5 两种涂层在650℃下的热腐蚀性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr元素含量对镍基合金涂层抗热腐蚀行为的影响[J]. 陈丽艳,程杰,吴玉萍,龙伟漾. 焊接学报. 2017(04)
[2]锅炉水冷壁高温腐蚀研究现状[J]. 罗昌福. 全面腐蚀控制. 2016(12)
[3]热能与动力工程在电厂中的合理运用分析[J]. 魏齐欣,程光宇,刘艳珍,曹华. 黑龙江科技信息. 2015(21)
[4]高速电弧喷涂Ni-50Cr合金涂层的抗高温氧化性能[J]. 陈丽艳,吴玉萍,郭文敏,秦玉娇,张建峰,洪晟. 理化检验(物理分册). 2015(04)
[5]基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响[J]. 马志远,罗忠兵,林莉. 材料工程. 2014(05)
[6]碳化硼对电弧喷涂涂层性能的影响[J]. 魏琪,高明,李辉,卢兰志. 焊接学报. 2010(11)
[7]电弧喷涂高性能防腐耐磨涂层[J]. J.Wilden,S.Jahn,S.Reich,V.E.Drescher,R.Durham,M.Schütze,刘建明. 热喷涂技术. 2010(01)
[8]电弧喷涂铁基非晶涂层的结构与性能[J]. 傅斌友,贺定勇,赵力东,李晓延. 焊接学报. 2009(04)
本文编号：3435833
【文章来源】：金属热处理. 2020,45(04)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
涂层截面的显微组织(a,c)及经图像处理后的孔隙形貌(b,d)
图1中还可见扁平颗粒周围存在着一层深灰色的氧化物薄膜。氧化物薄膜的存在是由熔融状态的金属液滴在雾化飞行过程中表面发生氧化形成的。在构成涂层的扁平粒子间存在一些孔隙和杂质(如箭头所指)。对这两种涂层的截面显微组织进行对比可以发现:FeCrNiBSi涂层的组织相比FeCrNi涂层更致密，氧化物膜和孔隙的量更少，其原因可能在于适量的B元素在合金中可起到改善组织致密性、提高强度的作用[6]。有研究指出，在电弧喷涂制备的Fe-Cr-Si合金涂层中添加一定量B元素可使其显微组织更为致密[7-9]。本研究的FeCrNiBSi涂层中含有5.5%B，从而导致FeCrNiBSi涂层的组织结构得到改善，涂层组织变得更为致密。由表2所示硬度试验结果显示:(1)FeCrNiBSi涂层的平均硬度达到了487.2 HV0.3，而FeCrNi涂层的平均硬度只有313.2 HV0.3，即FeCrNiBSi涂层的硬度明显高于FeCrNi涂层，这可能和B、Si含量较高有关。(2)对比所测每种涂层5个不同点的硬度值可以发现，即使是同一种涂层，其最小硬度值和最大硬度值相差得比较大，最高在50 HV0.3。这一结果表明涂层中的硬度分布是不均匀的。出现这种现象是因为在涂层的组织中分布着许多金属氧化物，在对涂层表面随机取点进行硬度测量时，当测量点正好在氧化物上时，由于金属氧化物的硬度相比涂层中的其他组织来说更大，因此所测硬度值更高，涂层硬度高，在煤粉及杂质粉尘的冲蚀下，冲蚀量小，抗冲蚀性较好。
图5所示为涂层热腐蚀不同时间后的腐蚀增重曲线。由图5可见，两种涂层在热腐蚀开始阶段的腐蚀速率上升较快，且热腐蚀增重相差不大。腐蚀6 h后，FeCrNiBSi涂层的热腐蚀增重小于FeCrNi涂层，腐蚀时间增加到18 h后，两者的腐蚀增重差距变大。此外，FeCrNi涂层在腐蚀36 h后出现了腐蚀增重下降的现象，这是因为FeCrNi涂层的表面腐蚀现象较为严重，生成的腐蚀产物出现了剥落。由此可见，FeCrNiBSi涂层抗热腐蚀性能优于FeCrNi涂层。图5 两种涂层在650℃下的热腐蚀性能
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr元素含量对镍基合金涂层抗热腐蚀行为的影响[J]. 陈丽艳,程杰,吴玉萍,龙伟漾. 焊接学报. 2017(04)
[2]锅炉水冷壁高温腐蚀研究现状[J]. 罗昌福. 全面腐蚀控制. 2016(12)
[3]热能与动力工程在电厂中的合理运用分析[J]. 魏齐欣,程光宇,刘艳珍,曹华. 黑龙江科技信息. 2015(21)
[4]高速电弧喷涂Ni-50Cr合金涂层的抗高温氧化性能[J]. 陈丽艳,吴玉萍,郭文敏,秦玉娇,张建峰,洪晟. 理化检验(物理分册). 2015(04)
[5]基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响[J]. 马志远,罗忠兵,林莉. 材料工程. 2014(05)
[6]碳化硼对电弧喷涂涂层性能的影响[J]. 魏琪,高明,李辉,卢兰志. 焊接学报. 2010(11)
[7]电弧喷涂高性能防腐耐磨涂层[J]. J.Wilden,S.Jahn,S.Reich,V.E.Drescher,R.Durham,M.Schütze,刘建明. 热喷涂技术. 2010(01)
[8]电弧喷涂铁基非晶涂层的结构与性能[J]. 傅斌友,贺定勇,赵力东,李晓延. 焊接学报. 2009(04)
本文编号：3435833
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