超（超）临界机组锅炉受热面高温硫腐蚀与磨损防护技术研究

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1、超（超）临界机组锅炉受热面高温硫腐蚀与磨损防护技术研究李太江，李巍，李勇，刘立营，王博西安热工研究院有限公司，陕西省西安市兴庆路136号710032；StudyontheProtectiveTechniquesfortheHeatingFaceofSuper-UltraCriticalUnitfromHighTemperatureSulfurCorrosionandErosionLITai-jiang,LIWei,LIYong,LIULi-ying,WANGBoXi’anThermalPowerR

2、esearchInstituteCo.,Ltd.,Xi’an,710049,China;-4-ABSTRACT:Inviewofthesituationofshuttingdownforrepairingduetotheleakageandtubecrackingcausedbyseverehightemperaturesulfurcorrosion,solid-particleerosionandwear,highvelocityoxygenfuel(HVOF)wasemployedtodepo

3、sitNiCrcermetcoatingson2Cr13substrates.Theanti-sulfurcorrosionbehavioroftheNiCrcermetcoatingand2Cr13substratewasstudiedinanatmospherewithhighsulfurcontent.Theanti-erosionbehavioroftheNiCrcermetcoatingand2Cr13wasalsostudied.Theresultsindicatedthatthese

4、aledNiCrcermetcoatingdepositedbyHVOFcanreducethehightemperaturecorrosionanderosionrate.The8000hoursin-fieldapplicationoftheNiCrcermetcoatingshowsitseffectivitytoprotecttheheatingsurfacetubeinsuper-ultracriticalunitfiredwithofhigh-sulfurcoalfromhightem

5、peraturesulfurcorrosionanderosion.KEYWORDS:Ultrasupercriticalunit;Sulfurcorrosion;Solidparticleerosion;HVOF;NiCrcermetcoating摘要：针对燃用高硫煤的超（超）临界机组锅炉受热面遭受高温硫腐蚀与磨蚀导致泄漏、爆管等事故而被迫停炉检修的情况，本文采用了超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层，比较了相同腐蚀环境下涂层与抗腐蚀性能较高的2Cr13基体的高温硫腐蚀性能，同时比较了该涂层与2C

6、r13基体钢材的抗磨损性能。研究结果表明超音速火焰喷涂的NiCr金属陶瓷涂层具有比2Cr13钢更优的抗高温硫腐蚀性能。同时其抗高温磨损性能优于2Cr13钢。该超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层在贵州某燃用高硫煤的电厂中经8000小时现场挂片考核后，涂层表面完好，可有效提高超（超）临界机组的抗高温硫腐蚀和磨损性能。关键词：超(超)临界机组；高温硫腐蚀；磨损；超音速火焰喷涂；NiCr金属陶瓷涂层1前言目前，超（超）临界机组已经成为国内新建和扩建机组的主要发展趋势，其主汽压力和温度高，可大大提高机组热效

7、率和经济性，是我国电力行业的主力机组[1-3]。但随着电煤供应趋于紧张，劣质燃煤的掺烧比例不断加大，超超临界机组锅炉“四管”(水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管)将遭受严重磨损和高温硫腐蚀[4-7]。在我国贵州、四川等地的电厂多用当地的煤种，有的煤矿硫含量高达4～6%以上，洗选后含硫量仍然高达2～4%，使燃用这种高硫煤的机组锅炉受热面发生严重的高温硫腐蚀，这种高温硫腐蚀与煤粉对受热面的冲蚀磨损共同作用，相互影响，导致锅炉管的使用寿命降低，危害锅炉安全运行，造成巨大的安全事故和经济损失。为防止锅

8、炉管发生过早的失效，目前常规方法为采用火焰喷涂或电弧喷涂防磨材料[8-14]，比如电弧喷涂45CT涂层在一般火电厂锅炉的应用取得了较好的防护效果[15-20]。但是随着燃煤含硫量的提高，这种传统涂层已经不能满足超超临界机组的应用要求。因此，本研究针对超超临界锅炉受热面管因高温硫腐蚀和磨损引起的“爆管”事故，采用超音速火焰喷涂技术(highvelocityoxygenfuel,HVOF)-4-在受热面管基体上制备耐高温硫腐蚀以及耐磨蚀涂层，研究该涂层在高硫含量的腐蚀环境中的抗高温硫腐