电站锅炉管道高温冲蚀磨损和涂层防护技术

水冷壁、过热器、再热器及省煤器管道的飞灰高温冲蚀磨损是电站锅炉管道失效的主要原因之一。采用热喷涂金属涂层、陶瓷涂层、金属陶瓷复合涂层及金属间化合物涂层等技术,能有效控制高温冲蚀磨损,是解决锅炉管道高温冲蚀磨损问题的一个经济、可行的途径。本文在分析电站锅炉管道的高温冲蚀磨损行为的基础上,综述国内外用于高温抗冲蚀热喷涂防护涂层的研究和应用进展。

转化炉高温热电偶保护管材料的研究与应用

分析了高温合金和高温陶瓷保护管材料的性能及其在转化炉中的应用情况。结果表明:GH3039、Haynes 214、3YC52、二硅化钼及重结晶碳化硅等高温保护管材料适合在转化炉中部和下部测温点应用;高纯刚玉管在转化炉上部测温点应用,极大地提高了转化炉高温热电偶的使用寿命,是较为理想的高温保护管材料。

CrN涂层的制备和对Ti22Al26Nb合金在空气中900℃下的高温防护

采用电弧离子镀技术在基体Ti22Al26Nb合金表面制备了CrN涂层,涂层主要由CrN和少量的Cr2N构成,涂层表面和截面均无孔洞和裂纹且与基体合金结合良好.900℃空气中恒温氧化试验表明,CrN涂层表面形成了单一、致密、保护性的Cr2O3氧化膜,从而对基体钛合金起到了良好的保护作用.

千瓦级CO激光器电激励系统及放电特性研究

讨论了国内第一台千瓦级低温低阶模横向放电循环流动式ＣＯ激光器的电激励系统的设计，并对一些主要的放电特性进行了系统研究；研究了增益系数及其空间分布，研究了放电Ｅ／Ｎ值与激发速率常数之间的关系．给出了激光输出功率与时间的关系．在电激励系统的设计方面，采用了不同于国外的设计方案并进行了比较．采用了管板式电极及独立的强电场预电离系统．实验表明，这种设计具有工艺成熟、可靠性高等特点，为千瓦级激光器的研制成功创造了条件．

真空管道HTS侧浮系统中线性电机起动特性研究

为了使真空管道高温超导(HTS)侧浮列车获得更高的起动推力和运行加速度,提高列车高速运行时的稳定性,以真空管道HTS侧浮列车驱动系统为研究对象,建立了直线电机2D仿真模型,在此基础上,采用有限元软件仿真和设计实验,对不同次级下的电机起动推力及法向力特性进行了研究.研究结果表明:不同次级材质及厚度对列车运行有着明显影响,当列车以较高同步速度运行时,选择厚度为2 mm左右的工业纯铝作为电机次级,列车能获得较高的起动推力和加速性能,同时铝次级的低密度特性降低列车总重,并在悬挂方向上提供一定的悬浮力,提高了列车运行的稳定性.

钢管高强混凝土柱温度场的非线性有限元分析

在合理地确定了火灾情况下钢管高强混凝土柱受火模型的基础上 ,利用有限元法计算钢管高强混凝土在火灾情况下的温度场。计算结果与试验结果吻合良好 ,并考虑了不同保护层厚度 (混凝土和防火涂料 )及不同直径对钢管混凝土温度场的影响 。

锆管表面Cr/TiAlSiN涂层的高温抗氧化性能

为了在锆合金管材表面制备一种抗高温氧化性能优良的复合涂层,采用多弧离子镀技术,在锆管表面先用纯铬靶沉积Cr过渡层,再用TiAlSi靶通入氮气反应沉积TiAlSiN表面层,制得了Cr/TiAlSiN复合涂层。对锆合金单一Cr涂层和Cr/TiAlSiN复合涂层试样进行了淬火对比试验;对锆合金基材和Cr/TiAlSiN复合涂层试样进行了高温水蒸气氧化对比试验。肉眼观察1 200℃淬火前后宏观形貌,用SEM观察涂层1 200℃水蒸气氧化前后微观形貌,热重试验法测试样品在水蒸气氧化过程中的重量变化、氧化反应速率。结果表明:复合涂层在1 200℃淬火条件下未见剥落和开裂现象,而单一Cr涂层淬火后出现局部剥落;锆管基材经水蒸气氧化后表面生成氧化锆,出现微孔洞;复合涂层试样表面生成致密氧化物,氧化放热反应速率变缓。在本试验条件下,Cr/TiAlSiN涂层具有较好的高温抗氧化性能。

太阳能集热器在中高温蒸汽生产中的应用

中高温蒸汽在工农业生产中有着广泛的用途,本文论述了中高温蒸汽的应用,并对全玻璃真空管太阳能集热器、平板型太阳能集热器和槽式太阳能集热器等太阳能集热器蒸汽生产方式及特点分别进行了讨论,并指出各类系统需解决的问题。

循环流化床锅炉用高温耐磨蚀热电偶保护套管

针对热电偶保护套管在循环流化床锅炉中的失效机理,开发了新型铁基高温合金材料和细长盲管制备技术。该合金在室温下的平衡组织为奥氏体+少量铁素体+碳化物陶瓷相。在750℃表现出了优异的抗冲蚀性能。采用该合金制备出细长盲管,和不锈钢延长管焊接制备出不同规格的热电偶保护套管,在循环流化床锅炉上应用,取得了良好的效果。

大型锅炉水冷壁的高温腐蚀故障分析

讨论了大型锅炉水冷壁高温腐蚀机理与条件,研究分析了这种腐蚀大多发生在燃用高硫煤的大型贫煤锅炉上的原因,并指出目前典型的3种燃烧方式的炉膛易腐蚀部位是不相同的,提出了通过改进燃烧预防腐蚀等措施。

硫磺回收装置中的异形废热锅炉设计

介绍了超级克劳斯工艺硫磺回收装置中异形废热锅炉的设计,着重叙述了工作于高温工况下的废热锅炉的管板设计。文中提出的计算方法和采用挠性管板的思路以及所采用的管板的高温防护措施可为同类设备设计参考。

直接式加热炉炉管腐蚀与预防

根据直接式加热炉炉管温度分布及炉管腐蚀产物,分析了直接式加热炉炉管腐蚀产生的原因,即高温氧化、高温硫腐蚀和硫酸露点腐蚀。探讨了加热炉炉管腐蚀机理。根据加热炉炉管腐蚀部位、挂片试验和检测数据,提出了相应的保护措施。

滚筒式冷渣机进口端高温管板结构热分析

应用ANASY Workbench软件对滚筒式冷渣机进口端高温管板模型进行传热冷却模拟分析.用热固耦合的方法得到高温管板的温度场分布情况,计算此温度场下的热应力,评估其管板模型仿真结果的模拟精度和计算精度,以此作为滚筒式冷渣机安全性能的判定依据.根据温度场计算结果判定是否符合滚筒式冷渣机的冷却要求,从而提高其工作性能,该研究对滚筒式冷渣机的结构优化设计具有一定的参考价值.

燃气轮机叶片表面保护工艺的研究

本文对铁基合金镀镍渗铝或镀镍后铬铝共渗进行了试验研究。结果表明:不论在抗氧化、抗熔盐腐蚀,还是在抗冷热疲劳性能方面都有明显的改善,并且有良好的抗集碳性能。

95%Al_2O_3超长热电偶保护管的研制

叙述了95%Al2O3超长热电偶保护管的研制过程及生产工艺流程,探讨了各种因素对生产工艺的影响。

电弧离子镀NiAlHf涂层的抗高温氧化性能

目的通过电弧离子镀技术,获得抗氧化性能优良的NiAl涂层。方法采用电弧离子镀技术,在弧流为110 A,偏压为-50 V的参数下沉积NiAlHf涂层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对涂层的物相结构和形貌进行分析,通过能谱仪(EDS)分析涂层的成分。采用恒温氧化增重实验对涂层的氧化动力学进行分析。结果由电弧离子镀技术制备的NiAl涂层致密均匀,无大颗粒、孔洞等缺陷。涂层主要由β-NiAl相组成,活性元素Hf固溶在主相中。NiAlHf涂层表现出良好的抗高温氧化性能,动力学曲线符合抛物线规律,在1150℃下恒温氧化200h的平均氧化速率为0.0841g/(m^2×h),远优于传统MCrAlY涂层体系。NiAlHf涂层在氧化初期形成保护性的α-Al2O3氧化皮以及少量亚稳态的θ-Al2O3,随后θ-Al2O3逐渐转变为稳态的α-Al2O3。Hf在涂层表面富集从而形成HfO2,对氧化皮形成了钉扎作用,增强了氧化皮的粘附性,提高了涂层的抗氧化性能。随着氧化的进行,涂层中的β-NiAl相逐渐转变为γ'-Ni3Al相。结论 NiAlHf涂层在1150℃下仍具备优良的抗高温氧化性能,对下一代耐更高温度涂层开发,电弧离子镀NiAl涂层的技术推广及工业化应用有一定的指导作用。

电弧离子镀NiCrAlYSi涂层抗高温氧化行为

采用电弧离子镀技术,在镍基高温合金DZ22B表面沉积一层NiCrAlYSi抗高温氧化涂层。利用SEM、XRD、EDS和电子探针等,分析了涂层的微观形貌、组织结构、物相和元素分布规律。研究了涂层和基体在1050℃的静态空气环境中恒温氧化200 h的氧化动力学规律和抗氧化性能。结果表明:沉积态涂层致密均匀,无孔洞等明显缺陷。经热处理后,涂层发生了β-NiAl向γ'-Ni_3Al的转变,主要物相为γ'-Ni_3Al/γ-Ni、β-NiAl和α-Cr相。恒温氧化200 h后,与基体相比,平均氧化速度由0.096 7g/(m^2·h)降到0.0340g/(m^2·h),显著提高了基体的抗高温氧化性能。氧化初期,涂层表面形成了一层均匀致密的α-Al_2O_3保护层,阻止氧向涂层内部扩散,从而大大提高了抗氧化性能。氧化过程中,涂层与基体的界面处发生了元素互扩散现象;主要为Cr元素从涂层向基体的内扩散和Co、W和Y元素从基体向涂层的外扩散。

垃圾焚烧电厂过热器腐蚀影响因素及防护涂层研究进展

垃圾焚烧电厂过热器管道的高温腐蚀一直是制约电厂焚烧温度的关键问题,因此研究开发耐高温、耐腐蚀、长寿命的关键服役材料是保证垃圾焚烧炉正常有序运转及安全生产的关键。对近年来垃圾焚烧电厂腐蚀问题的研究现状进行了梳理,对近期垃圾焚烧电厂过热器腐蚀与防护的研究成果进行了综述。首先,从过热器腐蚀影响因素的角度,归纳了焚烧环境中存在氯、硫、温度、水蒸气等诸多因素影响下的腐蚀特点,对各个影响因素下的腐蚀机理进行了概述,氯作为影响腐蚀的关键因素,重点对氯导致腐蚀的活性氧化机理和电化学机理进行了阐述。其次,讨论了应用在过热器表面的涂层制备技术的发展,包括热喷涂、热扩散、堆焊、激光熔覆等,探讨了制备方法,以及应用技术的优缺点。分析了材料成分(Ni、Mo、Cr、Al、Si、Pt等元素)的添加与涂层耐腐蚀性能之间的关系。再次,从焚烧垃圾预处理的角度,进一步讨论前期可通过对垃圾脱水、添加共燃剂等方法,达到脱硫、脱氯的目的,以此降低烟气中硫、氯的含量,减小其对腐蚀的影响。最后,对垃圾焚烧电厂过热器管道材料和涂层的选择进行了总结和展望。

粉末冶金靶材多弧离子镀HY3涂层抗氧化性能

目的研究靶材制备工艺对多弧离子镀(Arc ion plating,AIP)MCrAlY涂层抗氧化性能的影响。方法采用粉末冶金方法制备NiCrAlYSi(HY3)靶材,然后采用AIP在DZ125合金基体上制备HY3涂层。在1100℃下对粉末冶金靶材制备涂层进行200 h的静态氧化实验,采用SEM、XRD等对靶材和氧化前后的涂层进行微观组织分析,并与传统铸造靶材进行对比。结果采用粉末冶金方法制备的靶材成分更加均匀,相尺寸约为5μm,相较于铸造靶材降低了1个数量级。采用粉末冶金靶材制备的涂层(P涂层)元素分布更均匀、β相含量更高。经过1100℃、200 h的高温氧化,P涂层的氧化增量为1.01 mg/cm^(2),低于铸造靶材制备的涂层(C涂层,1.10 mg/cm^(2))。在200 h后,P涂层表面的热生长氧化物(TGO)完整,而C涂层表面的TGO出现了剥落现象,P涂层的活性元素均匀分布,促进TGO内生成了少量弥散分布的钉扎氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7),提高了TGO的抗剥落能力。更高的β相含量促进了氧化初期θ-Al_(2)O_(3)的快速生成,有利于P涂层生成保护性能更好的TGO。结论粉末冶金靶材成分的均匀性优于传统铸造靶材,采用粉末冶金靶材制备的HY3涂层的抗高温氧化性能优于铸造靶材制备的HY3涂层。

AlCrON扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层高温防护性能的影响

为进一步提升航空发动机涡轮叶片的高温防护性能和服役寿命,利用电弧离子镀技术在NiCrAlYSi涂层和高温合金基体之间加入AlCrON扩散阻挡层,解决高温防护涂层与基体间因元素互扩散而导致快速失效的难题,以提高涂层耐热能力。采用SEM、XRD、EDS等研究扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层恒温氧化后的微观形貌、化学成分和物相组成的影响,并探讨AlCrON扩散阻挡层的作用机理和涂层体系的抗氧化能力。研究表明:NiCrAlYSi高温防护涂层经1 000℃恒温氧化后,含扩散阻挡层体系氧化增重明显低于无扩散阻挡层体系;涂层表面以α-Al_(2)O_(3)相为主,但不含扩散阻挡层的涂层表面还存在NiCr_(2)O_(4)尖晶石相与TiO_(2)相;高温氧化100 h后,含扩散阻挡层的涂层表面Al元素和Cr元素含量分别为37.23 wt%和0.70 wt%,无扩散阻挡层的涂层表面Al元素和Cr元素含量分别为33.96 wt%和0.29 wt%,扩散阻挡层的引入改变了涂层内部Al、Cr含量梯度分布,利于涂层表面生成连续致密的Al_(2)O_(3)保护膜,且增强了涂层与高温合金基体的结合。研制的AlCrON扩散阻挡层能有效抑制NiCrAlYSi涂层与高温合金基体间的元素互扩散,提升航空发动机涡轮叶片的高温防护性能。