TRT叶片Co—Cr粉末防护涂层研究及应用.pdf

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第30卷第5期
粉末治金技术
Vol 30. No 5
2012年10月
Powder Metallurgy Technology
Oct.2012
TRT叶片Co-Cr粉末防护涂层研究及应用
夏光明严淑群贺立卢静张情倩
(湖南省治金材料研究所,长沙410014)
摘要:通过对TRT机组运行过程及高炉煤气、炉尘的检测,分析了TRT叶片腐蚀和磨损的基本情况,发现
采用Co-Cr粉末热喷涂在TRT叶片上制备约400um的防护涂层可符合TRT的运行要求。通过对工艺参数的
分析,确定了最佳热喷涂工艺参数。制备的涂层硬度高、耐磨性能好、结合强度高,并具有抗热震性能好等优
异性能。制备的该涂层产品已应用于生产实践,结果表明,防腐耐磨性能优异。
关键词:TRT;叶片;热喷涂技术;涂层
The research on Co-cr protective coating of
TRT blade and its application
Xia Guangming, Yan Shuqun, He Li, Lu Jing, Zhang Qiangian
(hu'nan Research Institute of Metallurgy and Materials, Changsha 410014, China
Abstract: The corrosion and wear of TRT blade were analyzed by investigating the working process and blast
furnace gas and dust of TRT set. It s found that protective coating about 400wm fabricated by thermal sprayin
technology on TRT blade can conform to the operation requirement of TRT. The optimum process parameters were
determined through analyzing technology parameters. Protective coating fabricated by thermal spraying has higi
hardness, wear-resisting property, high bond strength and well thermal shock resistance property. The coating
mentioned exhibits excellent corrosion resistance and good wear-resistant features when applied to production
Key words: TRT; blade; thermal spaying technology; coating
高炉煤气余压透平发电装置(简称TRT)是原
国家经贸委大力推广的能量回收发电产品;它是利
用高炉炉顶煤气过余压力能量通过透平膨胀做功,
将其能量转换成机械能,进而带动发电机发电的节
能产品2。图1所示为TRT发电装置转子。
TRT叶片在高速、含有高炉炉尘及有腐蚀气体
介质的条件下工作,工况复杂,工作周期长。经除尘
后,大部分炉尘得以除去,但在气相介质中仍残留
定数量的炉尘、水气以及因高炉原料不纯而产生的
多种酸性气体,如H2S、 ICI CO2等。由于冲刷和腐
蚀的存在,煤气管线中的一些腐蚀产物也会混在煤
气中,最终进入TRT装置的是气一汽-固组成的多
图1TRT发电装置转子
相流;高炉煤气进入TRT装置后,因膨胀做功,温度
Fig. I The rotor of TRT power generation set
逐渐降低,煤气中酸性气体溶解在凝结水中,会在叶
夏光明(1962-),男,高级工程师。E-mail:hellocucus@sina.com
收稿日期:2012-07-18
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第30卷第5期
夏光明等:TRT叶片Co-Cr粉末防护涂层研究及应用
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片表面形成一层酸性水膜,对叶片表面透水腐蚀。
1.2喷涂工艺
炉尘在气流带动下,流过金属表面时会产生滑
等离子喷涂设备为DH-1080等离子喷涂系
动磨损和直射磨损。滑动磨损主要是由微观切割所统。等离子喷涂TRT叶片工艺流程如图2所示。
引起,个硬的尖头或灰粒滑过一个较软的金属表
RT叶片ト~し除油し除表面粗化
面,可以起微观切削工其的作用,部件表面磨损后会
留下一道沟槽。直射磨损主要是金属材料部件表面
除湿气
喷涂打底层
疫劳磨损,灰尘被压人金属材料部件中形成一个个
塑性变形凹坑;在大量灰粒反复作用下,凹坑渐渐形
?喷涂CoC末
成一个塑性变形的薄层;当灰粒的作用负荷超过此
塑性变形的极限强度时,这层表面被破坏、掉落,形
图2等离子喷涂工艺流程
成磨损?。
Fig 2 Process flow of plasma spraying
根据以上分析可知,TRT叶片工作时受到高炉
除油:TRT叶片经加工或使用后,表面沾有油
炉尘相当严重的磨损,并且经过S、V、K、Na、Ca、Mg、脂;叶片表面可能存在疏松或微细裂纹,而这些地方
SO2、SO3等介质侵蚀生成的腐蚀产物较疏松,在高往往存在油污,需要处理干净,不能带人下道工序。
炉炉尘的硬质粒子冲刷下,反应产物很快剥落,露出
除锈:TRT叶片在加工过程中或使用后,表面会
新的合金表面,往往导致叶片过早破坏,发生转子振有氧化膜、锈渍、灰尘等,喷涂前需要彻底处理下净。
动超标。发生这种状况时,TRT机组就要停机检修
表面粗化:喷涂前用粒径<450um的石英砂、
将叶片用激光熔覆修复,才能重新开机。TRT叶片刚玉砂对待喷涂叶片进行喷砂处理,提高表而活性;
必需采用高质量的防护涂层米保证TRT发电装置叶片表面粗化,比表面积增大,涂层的结合力增加。
能够长期、安全、可靠地运行。
除湿气:在除油、除锈、表面粗化等工艺流程中,
等离子喷涂技术是一种材料表面强化和表面改空气中的水蒸气会吸附在叶片表面形成一层薄薄的
性的技术,它采用等离子电弧作为热源,将陶瓷、合水膜,影响涂层的结合力。
金、金属等材料加热到熔融或半熔融状怣,并以高速
喷凃打底层:采用专用过渡层,使基材与涂层形
喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面成良好结合,增强涂层与棊体的结合力。
层,赋予基体表面耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、
喷涂工作层:在叶片表面喷涂防腐蚀抗磨损的
隔热、防辐射、暦和密封等性能。该技术具有如下Co-Cr涂层
特点:超高温特性,便于进行高嫆点材料的喷涂;喷13涂层性能检測
射粒子的速度高,涂层致密,粘结强度高;使用惰性
采用场发射高分辨扫描电子显微镜(SEM)观
气体作为工作气体,喷涂材料不易氧化;工作效率察喷涂层组织结构和形貌特征;采用 Buehler5410
高,基体温度低,基体无变形或形变小。
维氏硬度计测定涂层显微硬度;采用 Instron3369万
TRT的工作性质要求:TRT叶片不能变形,涂层能实验机测试喷