热喷涂技术在电力设备修复中的应用

文章编号:1007-290X(2007)09-0037-03

热喷涂技术在电力设备修复中的应用

乐有树,李运初,谢家浩

(广州有色金属研究院广州金棠表面工程技术有限公司,广州510000)

摘要:热喷涂技术是表面工程学的重要组成部分,它是一种材料表面强化和表面改性的新技术。它的喷涂材料丰富,能赋予工件表面以耐磨、耐蚀、抗高温等多种功能,并且工艺及操作简便。为此,详细介绍了热喷涂技术在电力行业中的风机、汽缸平面、水轮机叶片等设备修复中的具体应用,指出热喷涂技术在电力行业中具有重要意义和广阔的发展前景。

关键词:热喷涂技术;表面修复;电力设备

中图分类号:T G1741442文献标志码:B

Thermal Spraying Used in Renovation of Electric Power Equipment

Y U E Y o u-shu,L I Y un-chu,X IE Jia-ha o

(G uangzho u Jintang Surf ace Eng ineer ing T echno lo gy L td.,G uangzho u Re sear ch I nst.o f No n-fer r ous M e tals,G uang zhou 510000,China)

Abstract:T her ma l spr aying technolo gy is an impo rta nt par t o f sur f ace engine ering science.It is a new techno lo gy of mater ial a ggr andizeme nt and sur face chara cter cha nging.T he spra ying ma terial is abundant and it e ndo ws wo r kpieces with wea r-r esisting,antico rr o siv e,tem per at ur e-resist ing capabilit ies and so o n.M or eo ver,it is simple in technolog ica l oper ation. T he pa pe r intro duces in detail the applica tio n o f ther mal spr ay ing to equipment r eno va tio n in electr ic pow er industr y,f or exam ple,fan blade,cy linder pla ne,wa ter tur bine blade and so on.I t is indica ted that ther mal spr ay ing is impor tant and pr o mising in the electr ic pow er industr y.

Key words:ther mal spra ying;sur face r eno va tio n;electr ic pow er equipm ent

提高发电设备的利用率,减少设备的检修费用对降低发电成本有重要的意义。随着电力工业的发展,电站设备、部件的工作条件日趋恶劣,因此对部件的耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化等性能提出了更高的要求[1]。电厂设备中磨损、高温腐蚀问题,给电站设备带来安全隐患和事故,无形中增加了检修费用,降低了发电设备的利用率。热喷涂技术作为材料表面强化、保护和尺寸恢复的新技术,在设备维修、机械制造中得到广泛应用。

热喷涂技术的发展始终是围绕着材料粒子的温度、速度及喷涂环境三个主要因素的最佳匹配而进行的。热喷涂技术最凸出的特点是涂层广泛,使用经济和操作简单。因此,从大型设备的防护到高新技术领域中的特殊功能涂层,从航空航天军工部件到民用生活设施,都可以发挥热喷涂技术的功能。可用于产品制造和设备维修,提高产品质量,延长使用寿命,降低废旧件的经济损失,能带来巨大的经济效益和社会效益。

根据热喷涂加热方法以及对粒子加速的方式不同,热喷涂方法主要有气体燃烧火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂和电热热源喷涂五大类。常规气体火焰喷涂和常规电弧喷涂设备简单,成本低,便于携带,可在现场施工,主要以制备金属涂层为主,适合在对性能要求不是特别高的部件上使用;等离子喷涂则主要用来制作高熔点金属涂层和陶瓷涂层;爆炸喷涂和高速火焰喷涂的特点是涂层材料的粒子速度快,可达到音速或者超音速,所以涂层致密且与基体结合好,可制作高质量的金属涂层、金属陶瓷及高温合金涂层[2]。

第20卷第9期广东电力V ol120N o19 2007年9月GUANGDONG ELEC TRIC POWER Sep12007

收稿日期:2007-04-09

1 热喷涂技术的实际应用

111 发电机汽缸平面尺寸恢复

热喷涂是恢复零部件尺寸的一种经济而有效的方法。无论是因工作磨损还是因加工超差造成工件尺寸不合要求的,均能利用热喷涂技术予以恢复。热喷涂方法既没有焊接时的变形问题,也不像特殊的电镀工艺那么昂贵。同时,新表面可以与工件的构成材料相同,也可以采用更为耐磨或抗蚀的材料。修复各种轴类和柱塞件是热喷涂技术的典型应用,如回转轴、汽车轴、往复柱塞、轴颈等。而发电机汽缸中分面现场修复是热喷涂技术恢复工件尺寸的又一个成功应用实例。发电机汽缸在长期的使用中,中分面由于受到微振、热气流腐蚀和冲蚀的作用,时常发生多处形状不同、大小不等、深浅各异的破坏,引起泄漏而影响发电机效率。采用热喷涂方法,分别对各磨损处进行填补,然后通过打磨使得汽缸平面恢复平整,并达到要求的尺寸精度。热喷涂技术具有设备简单、操作灵活的特点,是重量大、结构复杂和价格昂贵的汽缸中分面现场维修的安全(不会产生变形)、简便而高效的方法。因此,在工作中,曾经成功地为大亚湾核电站、韶关电厂、云浮电厂、梅县电厂、上海闸北电厂等进行了汽缸平面的尺寸恢复。图1是在大亚湾核电站汽轮机汽缸

平面上进行热喷涂密封维修后的景观。

图1 大亚湾核电站汽缸平面现场修复

112 高速火焰喷涂(H VOF)在水轮机部件上的应用 水电站的水轮机因汽蚀与泥沙磨损破坏的快速修复已成为许多电站运行维护管理的重要问题。水轮机的快速破坏主要发生在水轮机的过流部件表

面,过流部件结构和汽蚀磨损情况复杂,导致了尺寸修复的难度较大和要求表面强化材料选用的科学性。而高速火焰喷涂(H VOF)的优点是氧化程度低,碳化钨粉末失碳率接近真空喷涂,孔隙率为1%,强度接近烧结(铸造)材料,硬度高,韧性好,抛光性能优异,应力低,涂层厚度不受限制,生产效率高,金属20kg/h,碳化钨30~40kg/h,喷涂过程不积瘤。在水轮机叶片上喷涂碳化钨涂层,可提高其抗汽蚀及耐磨损性,图2是水轮机的高速

火焰喷涂。

图2 水轮机的高速火焰喷涂

113 风机的应用

送风机、引风机、排粉风机是电厂燃煤锅炉的主要设备,输送燃料、灰渣和去尘。而风机叶片是风机的心脏,也是事故最多的关键部件。叶轮运行时受飞灰颗粒的冲刷和撞击同时,烟气、水蒸气也对其产生腐蚀,造成叶轮严重磨蚀损坏,严重影响其出力并带来频繁的更新维修,已成为火力发电厂锅炉安全运行的隐患之一。采用表面技术,在叶片表面加上保护涂层,以提高材质的特定性能,达到防腐、耐磨,抗微振,从而延长叶片寿命的目的,是减轻叶片损坏的最有效方法之一。以往主要采用堆焊,粘结陶瓷片,氧乙炔火焰喷涂,而超音速喷涂、喷焊工艺是目前广泛采用、效果良好的风机叶轮强化方法[3]

。图3是排粉风机叶轮的现场喷焊。114 火力发电厂锅炉/四管0的防腐蚀和抗冲蚀

火电厂锅炉的/四管0(水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管),常因高温腐蚀和煤炭冲蚀而减薄。若造成爆管泄漏事故,不但对电厂的安全造成威胁,而且会增加电厂临时性检修和大修的工作量,带来巨大的经济损失。采用抗高温腐蚀和抗

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图3 排粉风机叶轮喷焊修复

冲蚀性能优良的热喷涂涂层对锅炉/四管0进行防护,可大大延长使用寿命。目前已开发用于/四

管0防护的涂层有多种,如Al,NiCr,Cr 3C 2-NiC,TA -FA 45CT 等涂层,其中以TA -FA 45CT 涂层防护效果最好,其磨蚀率为01025mm /a,工作寿命可达5~10年。图4为电厂锅炉管现场喷涂作业时的状况。

另外热喷涂还应用于高中压转子油挡轴承喷涂

图4 电厂锅炉管的现场喷涂

修复、发电机转子轴颈喷涂修复、电刷镀修复、柱塞和轴套表面强化修复、球磨机轴颈现场修复、门芯、门杆、高温高压的阀门、阀芯、阀座的喷涂修复及制造等等[4]。

2 结束语

综上所述,电厂各部件因其工作条件特殊,常出现严重的腐蚀、磨损失效,严重影响了电力生产和设备的正常运行,给国民经济带来巨大的损失。热喷涂技术提供了一条经济实用的解决设备、部件表面腐蚀、磨损问题的手段和方法。它不仅用于发电机汽缸平面修复,而且可以用于电站设备其它耐

磨、耐腐蚀的部件。为了提高新设备的使用寿命,可以把热喷涂技术用于电站设备的制造过程中,比如风机在使用之前,先喷涂一层耐磨耐腐蚀材料,这样可以提高风机寿命,减少检修次数。这种方式应该是以后发展的一个方向。热喷涂技术在电力行业具有巨大的应用价值和广阔的市场前景,必将带来更大的社会和经济效益。

参考文献:

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[2]戴达煌,周克崧,袁镇海,等1现代材料表面技术科学[M ]1

北京:冶金工业出版社,20041

[3]陈文威,李玉刚,董大军,等1风机叶片的表面强化技术[J]1

焊接,1997(1):13-161

[4]M ANN B S,PRAKASH B 1H igh Temperatur e Friction and

W ear Ch ar acter istics of V ar ious C oatin g M aterials for Steam Valve Spindle Application [J ]1W EAR,2000,240(1-4):223-2301

作者简介:乐有树(1980-),男,湖北咸宁人。工程师,工学硕

士,从事热喷涂技术的研究及其应用工作。Tel:135********;E -mail:an gel tree @sin a 1com 1

(上接第10页)

参考文献:

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[2]W EEDY B M 1V oltage Stability of Radial Pow er Link s[J]1

Proc 1IEE 1968,115(4):528-5361

[3]TRIPATHY S C,INDULDAR C S,V ISW ANAT HA B 1

Voltage C ollapse at the L oad End of a Series C omp en s ated EH V Transmission Lin e[J ]1Electrical Pow er &Energy System s,1993,15(4):251-2531

作者简介:郭建(1972-),男,山西太原人。电气助理工程师,工学硕士,主要从事火电厂和联合循环电厂的设计研究。E -mail:guoguo 72102005@sina 1com 。

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