電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層及其激光重熔成型工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層及其激光重熔成型工藝，鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.％為：Fe：55.1-66.2，Cr：24.4-34.3，B：2.4-3.4，Si：1.5-2.9，Mo：1.7-3.9，Nb：1.6-3.8。該成型工藝包括：制備鐵基非晶粉芯絲，采用超音速電弧噴涂法，在鋼材質(zhì)的換熱管表面先制備鐵基熱噴涂合金層；再以摻釹釔鋁石榴石激光為熱源，對(duì)局部極易發(fā)生低溫酸露點(diǎn)腐蝕部位的熱噴涂層進(jìn)行激光重熔成型，形成致密的鐵基非晶復(fù)合涂層，該涂層與基體為冶金結(jié)合，沒有裂紋和空隙。本發(fā)明防止了低溫酸露點(diǎn)腐蝕的轉(zhuǎn)移，從而顯著提高煙氣余熱回收系統(tǒng)的服役周期，并減輕低溫酸露點(diǎn)腐蝕問題，應(yīng)用潛力巨大。
【專利說明】電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層及其激光重熔成型工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電站鍋爐表面防護(hù)領(lǐng)域，具體是指電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層及其激光重熔成型工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]為了充分利用煙氣余熱，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，大部分電廠鍋爐的尾部都加裝了空氣預(yù)熱器和省煤器等煙氣余熱回收系統(tǒng)。但是作為鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器和低溫省煤器，通常是含有水蒸汽和硫酸蒸汽的低溫?zé)煔鈪^(qū)域，工作條件比較惡劣，容易出現(xiàn)低溫腐蝕和堵灰。原因有兩個(gè)方面:一是煙氣中存在著三氧化硫；二是受熱面的金屬壁溫低于煙氣中的酸露點(diǎn)溫度。當(dāng)燃用含硫量較多的燃料時(shí)，燃料中的硫份在燃燒后，大部分變成二氧化硫，在一定條件下其中的少部分進(jìn)一步氧化成三氧化硫氣體。
[0003]三氧化硫氣體與水蒸汽能結(jié)合成硫酸蒸汽，其凝結(jié)露點(diǎn)溫度高達(dá)120°C以上，露點(diǎn)溫度越高，煙氣含酸量愈大，腐蝕堵灰愈嚴(yán)重。當(dāng)空氣預(yù)熱器管壁溫度低于所生成的硫酸露點(diǎn)時(shí)，硫酸就在管壁上凝結(jié)而產(chǎn)生低溫腐蝕。硫酸象一層膠膜，一面粘在管壁上腐蝕，一面不斷粘著煙灰，形成多種硫酸鹽，并逐漸增厚，這就是低溫式結(jié)渣。處在鍋爐低溫區(qū)域的空氣預(yù)熱器和低溫省煤器，一旦發(fā)生低溫腐蝕和堵灰，就會(huì)造成煙氣通道堵塞，引風(fēng)阻力增大，鍋爐正壓燃燒。這不但降低了鍋爐出力，甚至造成被迫停爐。
[0004]腐蝕的結(jié)果會(huì)造成空氣預(yù)熱器和低溫省煤器的管子泄漏損壞，造成嚴(yán)重漏風(fēng)，弓丨起燃燒工況惡化。嚴(yán)重時(shí)不得不經(jīng)常更換受熱面，既增加了維修工作量和材料損耗，又影響了鍋爐的正常運(yùn)行，冷空氣進(jìn)入煙氣側(cè)，還會(huì)降低煙溫，加速低溫腐蝕及堵灰的速度，從而影響鍋爐安全運(yùn)行。
[0005]非晶態(tài)是人們?cè)缫咽煜さ囊环N物質(zhì)形態(tài)，它通常指熔體、液體和不具有晶體結(jié)構(gòu)的非金屬物質(zhì)。非晶態(tài)是與晶態(tài)相區(qū)別的一類結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其原子或分子的空間排列不具備長程有序，只是由于原子間的相互關(guān)聯(lián)作用，使其在數(shù)個(gè)原子間距的小區(qū)域內(nèi)仍然保持著某些短程有序特征。非晶態(tài)合金，又稱金屬玻璃(Metallic-Glasses)，固態(tài)時(shí)其原子在三維空間是長程無序排列，僅存在短程有序性，并且于一定溫度范圍內(nèi)保持這種狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定的合金，是兼有金屬和玻璃兩者截然不同性質(zhì)的材料。非晶材料由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致非晶合金的力學(xué)、物理和化學(xué)性能有許多優(yōu)點(diǎn)，諸如具有高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐蝕性、優(yōu)異的軟磁性能等。
[0006]近年來隨著塊體非晶合金成分的發(fā)現(xiàn)及制備技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)絹碓疥P(guān)注非晶合金各種性能。激光熔覆的發(fā)展可以追溯到60年代。當(dāng)時(shí)許多學(xué)者致力于在低熔點(diǎn)基體上熔覆抗磨材料，這些材料包括:鎢及其碳化物，鋁、擔(dān)、徠、妮、欽及其碳化物和氧化鋁，大部分采用等離子或火焰噴涂的方法，將熔覆材料預(yù)置在基體材料上，隨后進(jìn)行激光熔覆。1976年，美國AVCO公司.DS.Gnanamuthu獲得了自動(dòng)送絲激光熔覆裝置的專利。
[0007]由于技術(shù)上的問題，20世紀(jì)70年代中期到80年代中期，激光熔覆經(jīng)歷了發(fā)展相對(duì)緩慢的時(shí)期。到80年代末，激光熔覆技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。近年來一些關(guān)于利用激光熔覆技術(shù)制造大厚度涂層的研究也逐步興起。經(jīng)過四十多年的發(fā)展，激光熔覆已成為材料表面工程領(lǐng)域的前沿和熱門課題。
[0008]激光熔覆適用于局部易磨損、沖擊、剝蝕、氧化腐蝕，局部要求特殊性能(局部光敏、熱敏、超導(dǎo)、強(qiáng)磁性能要求)的零部件，且材料的成分亦不受通常的冶金熱力學(xué)條件的限制，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。激光熔覆不僅將高熔點(diǎn)的材料熔覆在低熔點(diǎn)的基材表面以提高材料表面層的性能，而且賦予它新的性能，縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本，尤其在地球蘊(yùn)藏的有限戰(zhàn)略金屬元素的大量消耗的今天，該技術(shù)引起了西方各國的高度關(guān)注。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的之一是提供電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，該鐵基非晶復(fù)合涂層能夠顯著對(duì)煙氣余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行局部耐低溫酸露點(diǎn)腐蝕強(qiáng)化防護(hù)，防止了低溫酸露點(diǎn)腐蝕的轉(zhuǎn)移，從而顯著提高煙氣余熱回收系統(tǒng)的服役周期，并減輕低溫酸露點(diǎn)腐蝕問題，應(yīng)用潛力巨大。
[0010]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，其特征在于:所述鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 Wt.% %:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8。
[0011]本發(fā)明中，作為優(yōu)選例，所述鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.Y0 為:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:2.0-3.9，Nb:1.9。
[0012]本發(fā)明中，鐵基非晶復(fù)合涂層以鐵(Fe)作為基體元素，可溶入具有耐蝕特性的鉻(Cr)、鑰(Mo)等合金元素，鉻是提高鐵基熔覆層材料在氧化性腐蝕介質(zhì)中耐腐蝕性和抗點(diǎn)蝕能力的基本元素，隨著鉻含量的提高，還可使熔覆層的抗沖蝕能力增強(qiáng)；鑰的作用是增加合金的鈍化能力，使熔覆層材料的鈍態(tài)穩(wěn)定性和抗點(diǎn)蝕能力大大提高，顯著提高熔覆層材料的耐局部腐蝕和耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0013]合金中含有大量硅(Si)、硼(B)等小尺寸半徑原子，提高了復(fù)雜多元鐵基合金體系的混亂度，有利于提高微觀組織結(jié)構(gòu)的形成能力，從而提高涂層的致密程度。另外，添加稀土元素鈮(Nb)可以起到細(xì)化晶粒和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，此外還能提高合金的耐腐蝕性能。
[0014]本發(fā)明的目的之二是提供電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，該成型工藝操作簡單，對(duì)施工條件要求低，并且能夠成型鐵基非晶復(fù)合涂層，所成型的鐵基非晶復(fù)合涂層能夠顯著增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0015]本發(fā)明的上述目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟:
[0016](I)制備鐵基非晶粉芯絲，所述鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.% 為:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8，鐵基非晶粉芯絲的外徑為1.6-2mm ；
[0017](2)對(duì)電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管的表面首先進(jìn)行噴砂除銹，直至露出新鮮的金屬基材，然后以步驟(I)獲得的鐵基非晶粉芯絲為母材，對(duì)新鮮的金屬基材進(jìn)行超音速電弧噴涂，噴涂厚度為0.4-0.8mm ；
[0018](3)噴涂完畢后，對(duì)換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位，以功率為400-800W的摻釹釔鋁石榴石激光為熱源進(jìn)行激光重熔成型，形成鐵基非晶復(fù)合涂層，鐵基非晶復(fù)合涂層的厚度為0.3-0.5_，維氏硬度大于600HV，鐵基非晶復(fù)合涂層與換熱管的金屬基體之間為冶金結(jié)合，從而避免換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位可能出現(xiàn)內(nèi)部空隙和裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，以增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0019]本發(fā)明中，作為優(yōu)選例，所述步驟(I)中，所述鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.% %:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:
2.0-3.9，Nb:1.9。
[0020]本發(fā)明中，所述步驟(I)中采用現(xiàn)有的粉芯絲軋制技術(shù)軋制鐵基非晶粉芯絲。
[0021]本發(fā)明中，所述步驟(2)中噴砂處理中噴砂的砂料為白剛玉或石英砂。
[0022]本發(fā)明中，所述步驟(3)中換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位為換熱管的低溫入口段和彎頭段。
[0023]本發(fā)明的鐵基非晶復(fù)合涂層，基體與涂層間發(fā)生了元素的擴(kuò)散現(xiàn)象且為良好的冶金結(jié)合。激光重熔的涂層中具有完全致密的細(xì)晶組織，并且涂層中也少見裂紋、氣孔以及夾雜等結(jié)構(gòu)缺陷，所以涂層部分有很強(qiáng)耐腐蝕能力和較高的硬度。
[0024]本發(fā)明的鐵基非晶復(fù)合涂層，該煙氣余熱回收系統(tǒng)通過激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層進(jìn)行局部耐低溫酸露點(diǎn)腐蝕強(qiáng)化防護(hù)，防止了低溫酸露點(diǎn)腐蝕的轉(zhuǎn)移，從而顯著提高煙氣余熱回收系統(tǒng)的服役周期，并減輕低溫酸露點(diǎn)腐蝕問題，應(yīng)用潛力巨大。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果:
[0026]1、用同一種鐵基非晶粉芯絲母材，進(jìn)行電弧熱噴涂和激光重熔施工，實(shí)現(xiàn)鐵基非晶復(fù)合熱噴涂層和激光重熔層對(duì)省煤器系統(tǒng)的聯(lián)合防護(hù)；熱噴涂適用于高效率的快速施工，激光重熔層適合煙氣余熱回收系統(tǒng)低溫入口段等極易發(fā)生低溫酸露點(diǎn)腐蝕部位，通過激光重熔處理，可以消除內(nèi)部裂紋和空隙，減輕殘余應(yīng)力，對(duì)腐蝕嚴(yán)重部位進(jìn)行強(qiáng)化。
[0027]2、激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層具有加工成本低，耐磨耐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)，適合電廠煙氣余熱回收系統(tǒng)局部強(qiáng)化和防護(hù)。
[0028]3、激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層為非晶與納米晶的復(fù)合結(jié)構(gòu)，非晶相所占體積分?jǐn)?shù)為30% -50%，維氏硬度大于600HV ;納米晶顆粒均勻分布在非晶基體中，相對(duì)于需要較高冷卻速率的純非晶態(tài)熱噴涂層，激光重熔非晶復(fù)合涂層的性價(jià)比突出。
[0029]4、本發(fā)明的YAG激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層，能夠大幅度提高煙氣余熱回收系統(tǒng)的服役壽命，降低電廠腐蝕部件的維修費(fèi)用和對(duì)原材料的消耗，為發(fā)電行業(yè)節(jié)能降耗開辟新途徑，這里的YAG激光即是指摻釹釔鋁石榴石激光。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一獲得的鐵基非晶復(fù)合涂層的金相照片；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一獲得的鐵基非晶復(fù)合涂層的X射線衍射圖，圖中，橫坐標(biāo):為衍射角2 Θ，是衍射譜儀掃描的角度，單位為度(° );縱坐標(biāo):為衍射峰的強(qiáng)度，單位:原子單位(a.u.)；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一獲得的鐵基非晶復(fù)合涂層的掃描電鏡圖，圖中的線為線掃描所取的掃描線；
[0034]圖4為本發(fā)明實(shí)施例一獲得的鐵基非晶復(fù)合涂層的能譜分析曲線EDS，圖中，橫坐標(biāo)為距離掃描起點(diǎn)的距離，單位為微米(μ m),縱坐標(biāo)為元素相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的含量,為無量綱單位；
[0035]圖5為本發(fā)明實(shí)施例一獲得的鐵基非晶復(fù)合涂層的硬度曲線圖，圖中，橫坐標(biāo):表示距離基體與涂層接觸面的距離，單位為微米(Pm);縱坐標(biāo):為顯微硬度，單位:維氏硬度(HV)。

【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例一
[0037]本實(shí)施例公開了電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，該鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.%為:Fe:63.3,Cr:26.3,B:2.9，Si:1.7，Mo:3.9，Nb:1.9。
[0038]上述電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，該工藝包括如下步驟:
[0039](I)采用現(xiàn)有的粉芯絲軋制技術(shù)制備鐵基非晶粉芯絲，鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.0A為:Fe:63.3，Cr:26.3,B:2.9，Si:1.7,Mo:3.9,Nb:1.9，鐵基非晶粉芯絲的外徑為1.6mm;
[0040](2)對(duì)電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管的表面首先進(jìn)行噴砂除銹，直至露出新鮮的金屬基材，噴砂處理中噴砂的砂料為白剛玉，其作用是打去換熱管表面的鐵銹，增大換熱管表面粗糙度，促使涂層與金屬基材結(jié)合緊密，然后以步驟(I)獲得的鐵基非晶粉芯絲為母材，對(duì)新鮮的金屬基材進(jìn)行超音速電弧噴涂，噴涂距離300 mm，噴槍移動(dòng)速度為5cm/s,噴涂厚度為0.4mm ；
[0041](3)噴涂完畢后，對(duì)換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位，以功率為400的摻釹釔鋁石榴石激光為熱源進(jìn)行激光重熔成型，形成致密的鐵基非晶復(fù)合涂層，換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位為換熱管的低溫入口段和彎頭段，所形成的鐵基非晶復(fù)合涂層的厚度為0.3mm,維氏硬度為620HV，大于600HV，鐵基非晶復(fù)合涂層與換熱管的金屬基體之間為冶金結(jié)合，鐵基非晶復(fù)合涂層的內(nèi)部為非晶相與納米相的復(fù)合結(jié)構(gòu)，非晶相所占體積分?jǐn)?shù)為30 %，納米晶顆粒分布在非晶基體中，從而避免換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位可能出現(xiàn)內(nèi)部空隙和裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，以增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0042]激光重熔是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)熔化過程，涉及熱傳導(dǎo)、對(duì)流、能量傳遞等問題，是材料表面改性的一種重要方法。它首先將待重熔的如粉末、絲材或棒材的合金材料采用熱噴涂方式噴涂在基體表面，這部分也稱預(yù)處理過程，然后采用激光束在涂層表面進(jìn)行掃描，涂層表面吸收了激光能量使溫度升高，同時(shí)通過熱傳導(dǎo)將表面熱量向內(nèi)部傳遞，使涂層或者部分基材熔化，激光束離開后熔化的金屬快速凝固，從而在基材表面形成冶金結(jié)合的合金區(qū)。熱噴涂涂層已經(jīng)在一定程度上提高了基材的表面硬度、耐蝕、抗氧化性能，但由于熱噴涂涂層與基體主要是機(jī)械結(jié)合，而熱噴涂之后的激光重熔可以形成致密度較高的高性能的合金層，并且達(dá)到一定的激光能量密度時(shí)，涂層與基體的結(jié)合呈冶金結(jié)合，這樣大大提高了其結(jié)合強(qiáng)度，適應(yīng)了實(shí)際生產(chǎn)的需要。
[0043]作為本實(shí)施例的變換，上述步驟(2)中噴砂處理中噴砂的砂料也可以選用石英砂。
[0044]本實(shí)施例所說的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管指的是諸如電站鍋爐煙氣余熱利用中省煤器、換熱器等進(jìn)行余熱回收利用的換熱器的換熱管。
[0045]本實(shí)施例獲得的激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層的界面區(qū)域的金相照片如圖1所示，明亮區(qū)域?yàn)橹厝酆蟮蔫F基非晶復(fù)合涂層，灰暗區(qū)域?yàn)樘间摶模梢钥吹浇M織結(jié)構(gòu)致密，沒有大的空隙和裂紋。圖2為激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層的X射線衍射圖，呈現(xiàn)出明顯的非晶彌散峰和富含鐵的納米晶寬化峰。圖3和圖4為激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層截面的掃描電鏡圖和截面EDS能譜分析，在界面附近發(fā)生了明顯的元素?cái)U(kuò)散。圖5為激光重熔鐵基非晶復(fù)合涂層截面的硬度曲線圖，接近表面區(qū)域的涂層的平均硬度高達(dá)600HV以上。
[0046]實(shí)施例二
[0047]本實(shí)施例公開了電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，該鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.%為:Fe:63.9,Cr:27.0,B:3.4，Si:1.8，Mo:2.0, Nb:1.9。
[0048]上述電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，該工藝包括如下步驟:
[0049](I)采用現(xiàn)有的粉芯絲軋制技術(shù)制備鐵基非晶粉芯絲，鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.0A為:Fe:63.9，Cr:27.0,B:3.4，Si:1.8,Mo:2.0,Nb:1.9，鐵基非晶粉芯絲的外徑為1.8mm;
[0050](2)對(duì)電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管的表面首先進(jìn)行噴砂除銹，直至露出新鮮的金屬基材，噴砂處理中噴砂的砂料為白剛玉，其作用是打去換熱管表面的鐵銹，增大換熱管表面粗糙度，促使涂層與金屬基材結(jié)合緊密，然后以步驟(I)獲得的鐵基非晶粉芯絲為母材，對(duì)新鮮的金屬基材進(jìn)行超音速電弧噴涂，噴涂距離300mm,噴槍移動(dòng)速度為6cm/s，噴涂厚度為0.6mm ；
[0051](3)噴涂完畢后，對(duì)換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位，以功率為400-800W的摻釹釔鋁石榴石激光為熱源進(jìn)行激光重熔成型，形成致密的鐵基非晶復(fù)合涂層，換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位為換熱管的低溫入口段和彎頭段，所形成的鐵基非晶復(fù)合涂層的厚度為0.3-0.5mm，維氏硬度為630HV，大于600HV，鐵基非晶復(fù)合涂層與換熱管的金屬基體之間為冶金結(jié)合，鐵基非晶復(fù)合涂層的內(nèi)部為非晶相與納米相的復(fù)合結(jié)構(gòu)，非晶相所占體積分?jǐn)?shù)為40%，納米晶顆粒分布在非晶基體中，從而避免換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位可能出現(xiàn)內(nèi)部空隙和裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，以增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0052]實(shí)施例三
[0053]本實(shí)施例公開了電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，該鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.%為:Fe:65.0,Cr:26.5,B:2.9，Si:1.7，Mo:2.0, Nb:1.9。
[0054]上述電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，該工藝包括如下步驟:
[0055](I)采用現(xiàn)有的粉芯絲軋制技術(shù)制備鐵基非晶粉芯絲，鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.Y0 為:Fe:Fe:65.0，Cr:26.5，B:2.9，S1:1.7，Mo:2.0，Nb:1.9，鐵基非晶粉芯絲的外徑為2mm ；
[0056](2)對(duì)電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管的表面首先進(jìn)行噴砂除銹，直至露出新鮮的金屬基材，噴砂處理中噴砂的砂料為白剛玉，其作用是打去換熱管表面的鐵銹，增大換熱管表面粗糙度，促使涂層與金屬基材結(jié)合緊密，然后以步驟(I)獲得的鐵基非晶粉芯絲為母材，對(duì)新鮮的金屬基材進(jìn)行超音速電弧噴涂，噴涂距離300mm,噴槍移動(dòng)速度為8cm/s，噴涂厚度為0.8mm ；
[0057](3)噴涂完畢后，對(duì)換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位，以功率為400-800W的摻釹釔鋁石榴石激光為熱源進(jìn)行激光重熔成型，形成致密的鐵基非晶復(fù)合涂層，換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位為換熱管的低溫入口段和彎頭段，所形成的鐵基非晶復(fù)合涂層的厚度為
0.5mm，維氏硬度為650 HV，大于600HV，鐵基非晶復(fù)合涂層與換熱管的金屬基體之間為冶金結(jié)合，鐵基非晶復(fù)合涂層的內(nèi)部為非晶相與納米相的復(fù)合結(jié)構(gòu)，非晶相所占體積分?jǐn)?shù)為50%，納米晶顆粒分布在非晶基體中，從而避免換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位可能出現(xiàn)內(nèi)部空隙和裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，以增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
[0058]本發(fā)明的上述實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，對(duì)本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)做出的其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，其特征在于:所述鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比Wt.%為:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層，其特征在于:所述鐵基非晶復(fù)合涂層中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.%為:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:2.0-3.9，Nb:1.9。
3.電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于，該工藝包括如下步驟: (1)制備鐵基非晶粉芯絲，所述鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比wt.% 為:Fe:55.1-66.2，Cr:24.4-34.3，B:2.4-3.4，S1:1.5-2.9，Mo:1.7-3.9，Nb:1.6-3.8，鐵基非晶粉芯絲的外徑為1.6-2mm ； (2)對(duì)電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管的表面首先進(jìn)行噴砂除銹，直至露出新鮮的金屬基材，然后以步驟(I)獲得的鐵基非晶粉芯絲為母材，對(duì)新鮮的金屬基材進(jìn)行超音速電弧噴涂，噴涂厚度為0.4-0.8mm ； (3)噴涂完畢后，對(duì)換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位，以功率為400-800W的摻釹釔鋁石榴石激光為熱源進(jìn)行激光重熔成型，形成鐵基非晶復(fù)合涂層，鐵基非晶復(fù)合涂層的厚度為0.3-0.5_，維氏硬度大于600HV，鐵基非晶復(fù)合涂層與換熱管的金屬基體之間為冶金結(jié)合，從而避免換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位可能出現(xiàn)內(nèi)部空隙和裂紋的現(xiàn)象發(fā)生，以增強(qiáng)鍋爐換熱管的耐局部腐蝕性能以及耐氯化物晶間腐蝕的性能。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于:所述鐵基非晶粉芯絲中各組分及其所占的質(zhì)量百分比 wt.Y0 為:Fe:63.3-65.0, Cr:26.3-27.0, B:2.9-3.4，S1:1.7-1.8，Mo:2.0-3.9，Nb:1.9。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于:所述步驟(I)中采用現(xiàn)有的粉芯絲軋制技術(shù)軋制鐵基非晶粉芯絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于:所述步驟(2)中噴砂處理中噴砂的砂料為白剛玉或石英砂。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電站鍋爐煙氣余熱回收系統(tǒng)中換熱管防護(hù)用鐵基非晶復(fù)合涂層的激光重熔成型工藝，其特征在于:所述步驟(3)中換熱管易發(fā)生酸露點(diǎn)腐蝕的部位為換熱管的低溫入口段和彎頭段。
【文檔編號(hào)】C22C45/02GK104404430SQ201410630820
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】宋景慧, 侯勇, 徐齊勝, 王永田, 湛志鋼, 徐鋼 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)