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循环流化床锅炉水冷壁管的磨损检查与防磨喷涂
作者：李友梅
来源：《科技传播》2011年第24期
摘 要 水冷壁管磨损是循环流化床锅炉受热面磨损中最突出的问题，在水冷壁管磨损区域或部位喷涂金属耐磨层来提高耐磨性，是方便快捷和有效的方法。使用这种方法，使水冷壁管因磨损漏泄、爆管得到有效控制。磨损状况检查、磨损补焊、喷前粗糙处理、选择喷涂方法与耐磨涂层、喷涂质量检查验收，是炉内热喷涂质量控制的关键环节。 关键词 水冷壁管磨损；检查；补焊；粗糙处理；喷涂
中图分类号TK1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0161-02
近几年，我单位在对虹焱热电公司的5台40T循环流化床锅炉大修中发现了一个共性的问题，就是水冷壁管磨损比较严重，常引起泄漏、爆管。经过摸索，通过在循环流化床锅炉炉膛内直接喷涂金属耐磨层，使水冷壁管因磨损泄漏、爆管事故得到有效控制，并在循环流化床锅炉磨损检查与炉内直接热喷涂质量控制方面积累了一点经验。我们体会到：炉膛内直接热喷涂是提高水冷壁管耐磨性的方便快捷和经济有效的方法。
炉膛内直接喷涂金属耐磨层的目的，是提高管壁的耐磨性，防止因水冷壁管磨损而频繁出现的泄漏、爆管或大量换管。因此要达到理想效果，必须做好与喷涂相关的每个环节的质量控制。
检查管壁磨损情况、制定补焊工艺、 选择金属耐磨层、管壁喷前粗糙处理及喷涂后质量检查验收，是做好炉内水冷壁喷涂质量控制的关键环节。 1检查磨损状况
检查管壁磨损状况是炉内防磨喷涂第一步工作，要根据各个锅炉不同磨损状况来制定喷涂方案，可做较大范围喷涂，也可做个别修补喷涂。
检查的重点一般放在水冷壁管卫燃带交界处向上1.5m范围内。要按检查需要搭好脚手架。检查方法可采取宏观肉眼察看、手摸、使用超声波测厚仪测量壁厚来进行。
循环流化床锅炉水冷壁管磨损可分为四种情形：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁磨损、炉膛4个角落区域管壁磨损、不规则区域管壁磨损和一般水冷壁管磨损。
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从我们大修的5台锅炉炉膛四个角落区域水冷壁磨损、泄漏及爆管检查分析中发现，炉膛角落区域水冷壁管磨损较其它部分更为迅速和严重，是磨损引发泄漏、爆管多发区。其原因是角落区域沿壁面向下流动的固体物料浓度比较高，同时流动状态也受到破坏。
炉膛一般的水冷壁管磨损速度较慢，在运行较短时间检查，一般只发现水冷壁管被磨亮，测量壁厚减薄不大。
有的循环流化床锅炉制造厂家在锅炉制造时，在水冷壁卫燃带上(包括炉膛水冷壁四角)150mm高的水冷壁管外表面堆焊或喷涂了合金耐磨层，起到了一定的防磨作用。但是经运行后仍然发现有磨损现象。
耐磨层出现的磨损现象，说明了即使做了耐磨层的部位，也不是一劳永逸的，只可能延缓磨损，不能杜绝磨损；耐磨层以外的磨损现象，说明循环流化床锅炉水冷壁管磨损超出了卫燃带上150mm的范围。
不同型号大小的循环流化床锅炉，固体物料浓相区高度不一样，同一型号锅炉也可能因运行条件不同，固体物料浓相区高度和状态有所变化，从而造成水冷壁管磨损范围的变化。 检查中我们发现，循环流化床锅炉水冷壁管磨损高度，一般不超过水冷壁管卫燃带上1.5m，因此在这一范围内要做重点检查。
水冷壁管喷涂后，经过长时间运行也会产生磨损，应及时检查磨损状况，掌握磨损规律。对磨损部位进行再喷涂。
由此可知，检查循环流化床锅炉磨损状况是非常重要的，喷涂前要做好对水冷壁管认真、细致地检查，根据检查状况，制定炉内喷涂方案，再进行喷涂。 2 喷涂前处理
经过检查，水冷壁管已存在磨损时，根据磨损情况，喷涂前先做好处理。处理的原则是：当磨损面减薄比较均匀，没有出现局部凹坑现象，且壁厚测量大于理论强度计算值的，表面粗糙处理后即可做热喷涂；如果磨损面磨损严重，减薄比较均匀，面积大，壁厚已小于理论强度计算值的，则应做换管处理（只要检查及时可避免这种情况）；对于局部磨出凹坑，先做补焊，再喷涂；喷涂过的金属耐磨层，长时间运行磨出新凹坑时，也做补焊后再喷涂。同水冷壁管相连接的鳍片磨出凹坑，也要补焊。总之循环流化床锅炉水冷壁管壁面（包括鳍片壁面）都应顺平，凡凸凹部位都会加速磨损。 3 喷涂前的补焊
由于循环流化床锅炉水冷壁管都是用20G一类优质碳素钢管制造的，有良好的焊接性能。同时需要补焊的凹坑或面较小，因此补焊可以取得好的效果。
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但是补焊必须讲究工艺，应采取小范围焊接方法。要选用小的焊条直径，小的焊接电流，断弧焊接，防止过热，以减轻焊接热影响区的影响；同时要选择技术过硬的焊工施焊，焊后要对高出管壁的焊肉打磨，使焊接部位管壁同其它管壁保持同一平面。
对喷涂过耐磨涂层的水冷壁管，经过一定时间的运行，又磨损出现凹坑时，补焊应考虑金属耐磨层中合金成分对焊接的不利影响，一般要把需补焊部位殘留的合金成分磨掉再补焊。 在补焊余高磨平后，应对补焊焊面做X射线探伤检查，检查合格才可进行下一步工作。 4 喷涂前管壁表面粗糙处理
热喷涂时，熔化的喷涂材料粒子以高速喷射到基体表面，产生撞击变形而与基体表面互相镶嵌咬合在一起，基体表面粗糙度程度的大小，直接影响喷涂层与基体的结合强度。 通过比较各种处理粗糙程度的方法，我们选用喷砂法，因为喷砂法较其它表面粗糙处理方法，涂层与基体结合强度更好，是理想的表面粗糙处理方法。
我们刚开始对循环流化床锅炉水冷壁管采取炉膛内火焰喷涂时，管壁表面粗糙处理用砂轮磨削处理，结果涂层在运行中出现局部脱落、鼓包现象。之后我们用喷砂法（铸铁砂）得到了理想的表面粗糙度，能够达到国际3a级标准，消除了因表面处理不佳对喷涂层与基体结合强度的影响。
采用喷砂对管壁进行表面粗糙处理时，要选好砂型、砂粒度、砂粒角度及气体压力和流速；同时还要注重操作者的操作熟练程度和喷砂经验，才可得到好的表面粗糙处理效果。 喷完砂后应进行质量检查，被喷砂的基体表面粗糙度要适当而均匀。表面粗糙处理后的管壁应尽快进行喷涂，以防出现氧化而影响喷涂质量。 5 炉内水冷壁管热喷涂
根据循环流化床锅炉工况条件，水冷壁管防磨热喷涂涂层应有下列要求：
1）涂层对基体必须有良好的结合，防止在运行条件下因物理和化学的作用而脱落； 2）涂层应与基体有大体一致的热膨胀系数；
3）涂层不应是严重隔热的，喷涂后的涂层要不影响水冷壁管正常的热交换功能； 4）涂层不能损害基体，尤其工件加热到高温时；
5）涂层在运行条件下，要有良好的耐磨性，耐热性和抗氧化能力；