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釩鈦冶煉高溫?zé)煔馓幚砉娘L(fēng)機防腐蝕方案:特種合金涂層抵御800℃酸性氣體侵蝕

發(fā)布時間:2025-07-03分類:解決方案閱讀:70 次

針對釩鈦冶煉高溫?zé)煔馓幚硐到y(tǒng)中鼓風(fēng)機的防腐蝕需求,尤其是在800℃酸性氣體(如SO?、HCl、Cl?等)的侵蝕環(huán)境下,采用特種合金涂層結(jié)合系統(tǒng)性防護策略是可行的解決方案。以下是具體方案設(shè)計:

一、防護需求與挑戰(zhàn)
- 工況條件:煙氣溫度800℃,含高濃度酸性氣體(H?S、SO?、Cl?等)、粉塵顆粒,且存在熱震波動。
- 腐蝕機理:高溫氧化、酸性氣體化學(xué)腐蝕、顆粒沖蝕、冷凝液相腐蝕(停機時)。
- 關(guān)鍵部位:鼓風(fēng)機葉輪、殼體、軸承密封段等高速氣流接觸區(qū)域。

二、特種合金涂層方案
1. 涂層材料選擇  
  - 底層合金:  
    - 鎳基高溫合金(如Inconel 625或Haynes 230),耐高溫氧化及酸性氣體腐蝕。  
    - 鈷基合金(如Stellite 6),適用于高磨損+腐蝕復(fù)合工況。  
  - 功能性面層:  
    - Cr-Al-Y涂層:通過激光熔覆制備,高溫下形成致密Al?O?/Cr?O?保護膜,阻斷酸性氣體滲透。  
    - 金屬陶瓷復(fù)合涂層(如WC-CoCr):增強抗沖蝕性能,防止粉塵顆粒磨損破壞涂層結(jié)構(gòu)。  

2. 涂層工藝  
  - 超音速火焰噴涂(HVOF):高結(jié)合強度(>70MPa),涂層致密,孔隙率<1%,適合復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)。  
  - 激光熔覆:冶金結(jié)合界面,耐熱震性能優(yōu)異,適用于葉輪等高速旋轉(zhuǎn)部件。  
  - 梯度涂層設(shè)計:底層(抗基體熱膨脹)+中間層(耐腐蝕)+面層(抗沖蝕),提升綜合性能。

3. 涂層參數(shù)優(yōu)化  
  - 厚度:200-400μm(根據(jù)部位調(diào)整,葉輪邊緣需加厚至500μm)。  
  - 孔隙率控制:添加納米級Al?O?/Y?O?彌散強化,減少高溫下硫、氯元素沿孔隙內(nèi)滲。  

三、輔助防護措施
1. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計  
  - 葉輪采用流線型設(shè)計,減少粉塵顆粒局部沖擊;殼體增加導(dǎo)流板,避免煙氣渦流導(dǎo)致的局部高溫腐蝕。  
  - 密封系統(tǒng)升級:采用氮氣吹掃保護軸承區(qū),隔絕酸性氣體接觸。  

2. 煙氣預(yù)處理  
  - 高溫除塵(使用陶瓷纖維過濾器,去除>95%的粉塵)。  
  - 噴入堿性吸附劑(如Ca(OH)?干粉),在進入鼓風(fēng)機前中和部分酸性氣體。  

3. 運行維護策略  
  - 停機保護:鼓風(fēng)機停機時通入惰性氣體(如N?)吹掃,避免殘留酸性氣體冷凝腐蝕。  
  - 定期檢測:通過內(nèi)窺鏡+涂層測厚儀監(jiān)測關(guān)鍵部位涂層狀態(tài),局部修復(fù)采用冷焊技術(shù)。  

四、預(yù)期效果
- 耐溫性:涂層在800℃下氧化增重率<0.1 mg/cm2·h(ASTM G54測試)。  
- 耐腐蝕性:在模擬煙氣(15% H?SO?+5% HCl,800℃)中壽命>12,000小時。  
- 經(jīng)濟性:較傳統(tǒng)整體合金材質(zhì)鼓風(fēng)機成本降低40%-60%,維護周期延長3倍以上。

五、實施步驟
1. 基材預(yù)處理:噴砂清理(Sa3級)+預(yù)氧化處理(900℃×2h,形成擴散層)。  
2. 涂層制備:分區(qū)域采用HVOF(殼體)和激光熔覆(葉輪)工藝。  
3. 后處理:高溫重熔(減少涂層殘余應(yīng)力)+封孔處理(硅烷浸漬劑填充微孔)。  

該方案通過“材料-工藝-結(jié)構(gòu)-運維”多維度協(xié)同,可顯著提升鼓風(fēng)機在釩鈦冶煉極端工況下的可靠性和使用壽命。需結(jié)合實際煙氣成分及設(shè)備參數(shù)進一步優(yōu)化涂層組分與工藝參數(shù)。    


TAG:涂層 酸性 合金 鼓風(fēng)機 氣體

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