流化床锅炉水冷壁粉芯丝材电弧喷涂涂层性能

论文摘要

循环流化床锅炉水冷壁的高温冲蚀是运行过程中相当重要的问题。在系统分析水冷壁失效的基础上,设计使用粉芯丝材制备出FeB和CrB颗粒增强的金属基复合材料涂层。针对涂层进行高温氧化、热腐蚀以及高温冲蚀实验,分析了成分和结构对涂层性能的影响及作用机制。涂层中的硬质相起到了弥散强化的作用,涂层中层状的金属带提高了涂层的韧性。涂层的高温氧化实验证明封孔涂层具有优良的抗氧化性能。CrB涂层中的Cr元素在高温下生成了致密的Cr2O3,起到抗氧化作用。涂层的热腐蚀实验证明在涂层表面局部盐膜中形成了K-Na-Fe三元低熔点熔融共晶熔盐,从而引起了热腐蚀。其中CrB涂层具有优良的抗热腐蚀性能。涂层的高温冲蚀实验研究了各种因素对于涂层冲蚀性能的影响。FeB在高温下以塑性冲蚀为主,表面冲蚀形貌主要为细窄的犁沟。CrB涂层以脆性冲蚀为主,表面冲蚀形貌主要为微小的冲击坑。涂层中的硬质相粒子较好抵抗了冲蚀粒子的冲击。涂层高温冲蚀磨损过程是由萌生裂纹、裂纹扩展和断裂并从涂层基体分离三阶段组成。不同的冲蚀形态下,裂纹产生的形式和机理都是相同的,而涂层是塑性冲蚀为主导还是脆性冲蚀为主导则取决于涂层本身的组织结构与性能。对涂层在现场进行了应用检测,CrB涂层和FeB涂层在流化床锅炉的高温冲蚀、腐蚀条件下可以较好地对水冷壁管进行防护,延长其使用寿命。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 选题意义
• 1.2 CFB 高温磨损问题的研究现状
• 1.2.1 CFB 主要磨损部件及原因
• 1.2.2 国内外对CFB 磨损机理的研究现状
• 1.3 电弧喷涂技术在CFB 防磨上的应用
• 1.3.1 电弧喷涂技术的应用现状和发展前景
• 1.3.2 电弧喷涂在CFB 防磨上的应用
• 1.4 本论文的主要研究内容和预期目标
• 1.4.1 本论文的主要研究内容
• 1.4.2 本论文研究的预期目标
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 粉芯丝材的设计
• 2.2 涂层的制备
• 2.2.1 试样表面预处理
• 2.2.2 制备涂层
• 2.3 涂层组织结构分析及性能测试
• 2.3.1 涂层表面形貌
• 2.3.2 涂层孔隙率测定
• 2.3.3 涂层结合强度测定
• 2.3.4 涂层组织形貌观察检测
• 2.3.5 涂层硬度测试
• 2.3.6 涂层高温氧化试验
• 2.3.7 涂层热腐蚀试验
• 2.3.8 涂层高温冲蚀试验
• 2.3.9 涂层的现场应用
• 第3章 涂层的物相、组织结构分析及基本性能
• 3.1 涂层的物相分析
• 3.2 涂层的形成机制及组织结构
• 3.2.1 涂层的形成机制
• 3.2.2 涂层的组织结构
• 3.3 涂层孔隙率、硬度及结合强度测定
• 第4章 涂层的高温氧化及热腐蚀实验
• 4.1 涂层的高温氧化实验
• 4.1.1 涂层氧化过程
• 4.1.2 涂层抗氧化性能分析
• 4.2 涂层的热腐蚀实验
• 4.2.1 涂层热腐蚀过程
• 4.2.2 涂层热腐蚀分析
• 第5章 涂层抗高温冲蚀性能研究
• 5.1 涂层高温冲蚀性能
• 5.1.1 磨粒质量的影响
• 5.1.2 攻角的影响
• 5.1.3 温度的影响
• 5.1.4 影响涂层高温冲蚀能力的材料因素
• 5.2 涂层高温冲蚀形貌分析
• 5.3 涂层冲蚀机理分析
• 第6章 涂层的现场应用
• 6.1 CFB 水冷壁管失效原因
• 6.2 涂层现场应用情况
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果