CN102808108B - 一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：12％-14％，Mn：0.4％-0.6％，Ti：2％-3％，Al：3％-5％，Si：2％-4％，Nb：1％-2％，Fe：8％-12％，Co：1％-3％，Mo：3％-5％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，所述的制备方法包括如下步骤：1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的所述涂层粉末。
Description
技术领域
本发明涉及涂层材料制备领域，特别涉及一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法。
背景技术
在燃煤发电厂中，锅炉长期处于高温环境中，受烟气或悬浮于其中的灰分作用，会发生不同程度的高温腐蚀包括高温氧化、硫酸盐高温腐蚀、硫化腐蚀、氯化物高温腐蚀等。高温高压锅炉“四管”(即水冷壁管、过热器管、再热管、省煤器管)的高温腐蚀现象以及由此而带来的诸如爆管等一系列严重后果一直是电力行业急待解决的一个难题。
采用热喷涂技术对锅炉管进行预防是一种延长锅炉正常运转周期的有效手段。在国内，目前主要采用的喷涂保护技术有：喷铝保护，由于铝的熔点低为660.4℃，在低温环境下效果不错，其抗蠕变强度低，耐磨性差，高温高压锅炉“四管”等零部件往往同时需要承受一定的磨损作用，这些因素使喷铝后的保护作用不理想；喷焊Ni-W合金涂层，虽然喷焊层结合良好，磨损和腐蚀轻微，但其工艺不足之处是重熔温度过高，造成管子变形，大面积使用有困难；国内也有采用渗铝、渗铬进行防护的，但热浸工艺一般只适用于单一元素组成的涂层，而该方法所要求的较高的工作温度(一般在750-1100℃之间)对于基体材料的组织结果和性能均会产生一定的影响，且防护效果欠佳。同国外相比，我国在锅炉管防护方面的工作起步较晚，缺乏适用于锅炉运转的恶劣工况且同时具有优良的抗高温腐蚀性能的涂层材料。
公开号为CN101260487A的发明专利申请公开了一种含钛高铬镍合金，其成分组成为(重量百分数)：15％≤Cr≤25％，1％≤Ti≤5％，1％≤Si≤6％，0＜C％≤0.20％，20％≤Ni≤55％，0.5％≤Re≤6％，0＜Al≤6％，0＜S≤0.035％，0＜P≤0.035％，0＜Mn≤0.2％，余量为Fe。该专利虽然取得了一定的改进效果，但其含铬量较高，易导致其涂层的结合性能不好，经过一段时间使用后易剥落。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，采用该方法制备的涂层材料具有优异的抗氧化、硫化、氮化及氢化性能，并且与基体结合力强，使用寿命长的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：12％-14％，Mn：0.4％-0.6％，Ti：2％-3％，Al：3％-5％，Si：2％-4％，Nb：1％-2％，Fe：8％-12％，Co：1％-3％，Mo：3％-5％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，所述的制备方法包括如下步骤：
1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；
2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；
3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的所述涂层粉末。
本发明具有如下有益效果：
1)相比于现有技术，降低了Cr的含量，使得涂层的韧性增加，与基体的结合力增加；但仍保证具有足够耐腐蚀性的Cr的含量。
2)涂层材料中添加的Ti和Nb细化了涂层材料的晶粒，并且在使用时，能在表面形成一层致密的、结合牢固的、破损时还能自动愈合的氧化物薄膜。
3)涂层材料中加入的Cr、Si、Al在高温时能与氧形成一层完整致密具有保护性的氧化膜(Cr2O3、SiO2、Al2O3)，对基体起保护作用；
4)涂层材料中加入适量的Co和Mo，使得材料的耐高温性能提高。
5)优化设计了上述各组分的比例，使得其各种元素达到协同作用技术效果，使得涂层材料具有强烈的抗高温氧化、抗高温SO2、H2S、Na2SO4/K2SO4等介质腐蚀的性能。
6)采用雾化制粉法制备的粉末适于等离子喷涂等方法，其制备技术成熟，成本低廉。
具体实施方式
实施例一
一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：12％，Mn：0.6％，Ti：2％，Al：5％，Si：2％，Nb：2％，Fe：8％，Co：3％，Mo：3％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，所述的制备方法包括如下步骤：
1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；
2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；
3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的涂层材料粉末。
实施例二
一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：14％，Mn：0.4％，Ti：3％，Al：3％，Si：4％，Nb：1％，Fe：12％，Co：1％，Mo：5％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，所述的制备方法包括如下步骤：
1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；
2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；
3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的涂层材料粉末。
实施例三
一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：13％，Mn：0.5％，Ti：2.5％，Al：4％，Si：3％，Nb：1.5％，Fe：10％，Co：2％，Mo：4％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，所述的制备方法包括如下步骤：
1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；
2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；
3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的涂层材料粉末。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (1)
1.一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，其特征在于，所述涂层材料以重量百分数计由下列组分组成：Cr：12％-14％，Mn：0.4％-0.6％，Ti：2％-3％，Al：3％-5％，Si：2％-4％，Nb：1％-2％，Fe：8％-12％，Co：1％-3％，Mo：3％-5％，S≤0.025％，P≤0.035％，余量为Ni，该涂层材料中加入的Cr、Si、Al在高温时能与氧形成一层完整致密具有保护性的Cr2O3、SiO2和Al2O3氧化膜，对基体起保护作用，所述的制备方法包括如下步骤：
1)采用废钢、中间合金和镍锭按照上述组分进行熔炼并精炼制备涂层材料合金锭；
2)将制备的合金锭放到雾化制粉的坩埚中，加热融化，然后以氦气为雾化气体进行雾化制粉；
3)对制备的雾化粉末进行筛分，获得-200目的所述涂层粉末。
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