針對(duì)釩鈦冶煉高溫?zé)煔馓幚硐到y(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)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(hù)策略是可行的解決方案。以下是具體方案設(shè)計(jì):
一、防護(hù)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(dòng)。
- 腐蝕機(jī)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(jī)時(shí))。
- 關(guān)鍵部位:鼓風(fēng)機(jī)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(guò)激光熔覆制備,高溫下形成致密Al?O?/Cr?O?保護(hù)膜,阻斷酸性氣體滲透。
- 金屬陶瓷復(fù)合涂層(如WC-CoCr):增強(qiáng)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(qiáng)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(jì):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(jí)Al?O?/Y?O?彌散強(qiáng)化,減少高溫下硫、氯元素沿孔隙內(nèi)滲。
三、輔助防護(hù)措施
1. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
- 葉輪采用流線型設(shè)計(jì),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(jí):采用氮?dú)獯祾弑Wo(hù)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(guò)濾器,去除>95%的粉塵)。
- 噴入堿性吸附劑(如Ca(OH)?干粉),在進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)前中和部分酸性氣體。
3. 運(yùn)行維護(hù)策略
- 停機(jī)保護(hù):鼓風(fēng)機(jī)停機(jī)時(shí)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(cè):通過(guò)內(nèi)窺鏡+涂層測(cè)厚儀監(jiān)測(cè)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(cè)試)。
- 耐腐蝕性:在模擬煙氣(15% H?SO?+5% HCl,800℃)中壽命>12,000小時(shí)。
- 經(jīng)濟(jì)性:較傳統(tǒng)整體合金材質(zhì)鼓風(fēng)機(jī)成本降低40%-60%,維護(hù)周期延長(zhǎng)3倍以上。
五、實(shí)施步驟
1. 基材預(yù)處理:噴砂清理(Sa3級(jí))+預(yù)氧化處理(900℃×2h,形成擴(kuò)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(guò)“材料-工藝-結(jié)構(gòu)-運(yùn)維”多維度協(xié)同,可顯著提升鼓風(fēng)機(jī)在釩鈦冶煉極端工況下的可靠性和使用壽命。需結(jié)合實(shí)際煙氣成分及設(shè)備參數(shù)進(jìn)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(jī) 氣體
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