PL200773B1 - Sposób wykonywania antykorozyjnej powłoki na ekranach grzewczych komór paleniskowych - Google Patents

Abstract

Sposób wykonywania antykorozyjnej pow loki na ekranach grzewczych komór paleniskowych stanowi acych pod lo ze, poprzez plazmowe natryskiwanie tych ekranów materia lem pow lokowym, znamienny tym, ze w pierwszej fazie dokonuje si e strumieniowo- scierne oczyszczanie pod loza do czystosci Sa 3 i chropowato sci Rz od 35 do 100 µm przy ci snieniu spr ezonego powietrza od 5 MPa do 12 MPa, w drugiej fazie w procesie plazmowego natryskiwania stosuje si e proszek aluminiowy o czy- stosci minimum 99,5 Al i granulacji od 40 µm do 200 µm - korzystnie 120 µm przy odleg lo sci natryski- wania od 5 mm do 20 mm - najkorzystniej 10 mm, napi eciu U - od 45 do 70 V - najkorzystniej 58 V, pr adzie l od 350 do 420 A w atmosferze argonu od 2000 l/h do 3000 l/h i przy ci snieniu gazów plazmo- twórczych P - od 1,5 do 4 MPa - najkorzystniej 3 MPa, a w trzeciej fazie dokonuje si e uodpornienia wierzchniej warstwy wykonanej pow loki przed korozj a gazow a wysokotemperaturow a do postaci tlen- ku aluminium (AI 2 O 3 ) oraz zainicjowanie dyfuzji Al do podlo za poprzez dodatkowe nagrzewanie w temperaturze od 350 do 650°C przez okres czasu od 4 do 8 h. PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania antykorozyjnej powłoki na ekranach grzewczych komór paleniskowych kotłów.

Wprowadzanie nowej generacji pyłowych palenisk kotłowych wiąże się z radykalnie obniżoną emisją szkodliwych tlenków azotu. Niska emisja tlenków azotu uzyskiwana jest poprzez częściową redukcję NOX w nisko emisyjnych palnikach i stopniowaniu powietrza doprowadzanego do paleniska pyłowego. Niekorzystną konsekwencją tego układu jest powstanie trwałej redukującej atmosfery w strefach ekranu komory paleniskowej, co jest powodem przyspieszonego postę powania procesów korozyjnych rur ekranowych, powodującego awaryjne zatrzymania pracy kotłów. Szybkość korozji mierzona szybkością ubytku ścianki osiąga przykładowo wartość 1 mm/10⁵ h.

Dotychczas znane sposoby zapobiegania korozji ekranów kotłów polegają na przygotowaniu spalanego węgla pod względem czystości i asortymentu, na wtryskiwaniu palnych dodatków do spalin zapobiegających obrastaniu osadem rur, na poprawie składu mieszanki paliwowo-powietrznej celem zminimalizowania spalania produktów ubocznych, na wprowadzaniu systemu powietrza osłonowego chroniącego ekrany kotła przed atmosferą redukującą, albo też na natryskiwaniu termicznym powłok ochronnych przed korozją gazową i osadową, na powierzchnie ekranów kotłowych. Takie zabiegi tylko częściowo rozwiązywały problemy korozyjne a ponadto ograniczone były warunkami ekonomicznymi i technicznymi. Natryskiwanie termiczne powłok ochronnych nie znalazło szerszego zastosowania ze względu na wysokie koszty materiałów powłokowych wynoszące około 100 USD/kg. Stosowano przykładowo powłoki bazujące na takich pierwiastkach jak chrom, nikiel, kobalt, tytan, wolfram, wanad, itr lub hafn.

Znane są również propozycje tworzenia aluminiowych powłok ochronnych na powierzchniach urządzeń pracujących w ekstremalnych warunkach. Na przykład znany jest sposób wytwarzania dyfuzyjnej powłoki aluminiowej na podłożu, przykładowo na części turbinowego silnika gazowego, polegający na umieszczeniu tego podłoża w odpowiedniej komorze powlekania w atmosferze gazu obojętnego lub redukującego. Taki sposób nie może być wykorzystany dla mających duże wymiary ekranów komór paleniskowych kotłów pyłowych, przy czym nie zapewnia on dla wykonywanej powłoki wymaganego zabezpieczenia przed korozją gazową, wysokotemperaturową jaka występuje w paleniskach kotłowych opalanych pyłem węglowym.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest stworzenie sposobu wykonania antykorozyjnej powłoki na nowych elementach ekranu znajdujących się po zamontowaniu ich do kotła bezpośrednio w obszarze działania paleniska opalanego pyłem węglowym.

Przedmiot niniejszego wynalazku zadanie to rozwiązuje. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że w pierwszej fazie dokonuje się strumieniowo-ścierne oczyszczanie podłoża do czystości Sa 3 i chropowatości Rz od 35 do 100 μm przy ciśnieniu sprężonego powietrza od 5 MPa do 12 MPa, w drugiej fazie w procesie plazmowego natryskiwania stosuje się proszek aluminiowy o czystości minimum 99,5 Al i granulacji od 40 μm do 200 μm - korzystnie 120 μm przy odległości natryskiwania od 5 mm do 20 mm - najkorzystniej 10 mm, napięciu U - od 45 do 70 V - najkorzystniej 58 V, prądzie I od 350 do 420 A w atmosferze argonu od 2000 l/h do 3000 l/h i przy ciśnieniu gazów plazmotwórczych P - od 1,5 do 4 MPa - najkorzystniej 3 MPa, a w trzeciej fazie dokonuje się uodpornienia wierzchniej warstwy wykonanej powłoki przed korozją gazową wysokotemperaturową do postaci tlenku aluminium (Al2O3) oraz zainicjowanie dyfuzji Al do podłoża poprzez dodatkowe nagrzewanie w temperaturze od 350 do 650°C przez okres czasu od 4 do 8 h.

Tak wykonana antykorozyjna powłoka na ekranach grzewczych komór paleniskowych kotłów opalanych pyłem węglowym pozwala na uzyskanie dobrej przyczepności do podłoża czyli do stalowego ekranu kotła, o sile wiązania minimum 40 MPa. Powłoka ta może mieć grubość od 50 μm do 400 μm i charakteryzuje się niską porowatością. Istotną cechą a zarazem zaletą sposobu według wynalazku jest zastosowanie taniego materiału powłokowego jaki stanowi aluminium oraz dobór odpowiednich parametrów dla trójfazowej obróbki natryskiwania plazmowego z wytworzeniem w trzeciej fazie dwuwarstwowej powłoki, której wierzchnia warstwa stanowi dodatkowo ochronną powierzchnią aluminiową w postaci tlenku aluminium (Al2O3) o wysokich parametrach antykorozyjnych zabezpieczających przy ekstremalnych warunkach panujących w palenisku kotła opalanego pyłem węglowym.

P r z y k ł a d. W pierwszej fazie stosuje się oczyszczanie podłoża czyli stalowych rur ekranowych przez obróbkę strumieniowo-ścierną do czystości Sa 3 i chropowatości średniej Rz 80 μm. Do tej obróbki można stosować żużel, śrut żeliwny łamany, stalowy łamany, korund, elektrokorund

PL 200 773 B1 o granulacji 0,9 mm. Ciśnienie sprężonego powietrza przy obróbce strumieniowo-ściernej wynosi

MPa. W drugiej fazie w procesie natryskiwania plazmowego jako materiał powłokowy stosuje się proszek aluminiowy o czystości 99,5% Al i granulacji 120 μm. Jako parametry procesowe natryskiwania plazmowego stosuje si ę :

- odległość natryskiwania L = 10 mm

- napięcie U = 58 V

- prąd l = od 350 do 480 A

- argon = 2500 l/h

- ciśnienie przepływu gazów plazmotwórczych P = 3 MPa.

W trzeciej fazie dokonuje się uodpornienia wierzchniej warstwy wykonanej powłoki aluminiowej przed korozją gazową wysokotemperaturową oraz dla uzyskania maksymalnej dyfuzji Al do podłoża przed dodatkowe nagrzewanie w temperaturze 450°C przez okres 5 godzin.

Claims (1)

1. Sposób wykonywania antykorozyjnej powłoki na ekranach grzewczych komór paleniskowych stanowiących podłoże, poprzez plazmowe natryskiwanie tych ekranów materiałem powłokowym, znamienny tym, że w pierwszej fazie dokonuje się strumieniowo-ścierne oczyszczanie podłoża do czystości Sa 3 i chropowatości Rz od 35 do 100 μm przy ciśnieniu sprężonego powietrza od 5 MPa do 12 MPa, w drugiej fazie w procesie plazmowego natryskiwania stosuje się proszek aluminiowy o czystości minimum 99,5 Al i granulacji od 40 μm do 200 μm - korzystnie 120 nm przy odległości natryskiwania od 5 mm do 20 mm - najkorzystniej 10 mm, napięciu U - od 45 do 70 V - najkorzystniej 58 V, prądzie l od 350 do 420 A w atmosferze argonu od 2000 l/h do 3000 l/h i przy ciśnieniu gazów plazmotwórczych P - od 1,5 do 4 MPa - najkorzystniej 3 MPa, a w trzeciej fazie dokonuje się uodpornienia wierzchniej warstwy wykonanej powłoki przed korozją gazową wysokotemperaturową do postaci tlenku aluminium (AI2O3) oraz zainicjowanie dyfuzji Al do podłoża poprzez dodatkowe nagrzewanie w temperaturze od 350 do 650°C przez okres czasu od 4 do 8 h.