CFB锅炉超音速电弧喷涂过程管控的重要性

丁军学

（韩城矿务局煤矸石电厂 陕西韩城 715405）

火电厂锅炉受热面的磨损问题对于锅炉自身运行安全一直是一个重要的威胁，特别是对于循环流化床（CFB）锅炉，因其制造结构、选用煤种多为煤矸石等特点而更易受到磨损。据统计，我国目前已是世界上在电厂使用循环流化床锅炉（CFB锅炉）最多的国家，已经运行的大小循环流化床电站锅炉有2000多台，其中410t以上大型循环流化床电站锅炉有近180多台。另外，因水冷壁磨损造成的事故已接近锅炉事故停炉总数的50%[1]。目前国内锅炉“四管”耐磨防磨技术主要有火焰喷涂，超音速电弧喷涂和等离子喷涂等热喷涂方式[2-3]，其技术经济指标如表1所示。

种热喷涂方法对比而言，超音速电弧喷涂因涂层的孔隙率低，便于施工、生产成本低而被广泛使用[4-5]。然而，该方法存在施工环境条件恶劣、现场情况复杂等缺点，从而许多电厂对施工过程的监督和质量把控存在松懈疏忽现象，使工程质量存在缺陷隐患，最终影响了涂层的使用寿命，增加了后期的检修成本。

表1 常见热喷涂方法的技术经济指标Table 1 Techno-economic indexes of common thermal spraying methods

我厂于2010年10月对#2锅炉受热面进行了超音速电弧防磨喷涂处理，截止2013年停机检查时，受热面大部分涂层仍完好。较其他矸石电厂CFB锅炉喷涂层一年的使用寿命，我厂的防磨涂层寿命高达三倍。究其原因，一方面是与施工单位的精细化作业有着直接关系；另一方面也跟我厂在此次施工中全程严把质量关、与施工队紧密配合有着密切的关系。现将我厂在超音速电弧喷涂施工期间的监督和质量控制措施和经验介绍如下，供同行参考。

1 建立内部技术管理制度

根据厂里停炉检修实际情况并结合有关规章制度，调动生产技术部和检修车间职工学习检修期间各检修项目相关文件。

（1）组织生产技术部与检修车间相关人员，认真学习施工技术方案，明确施工工艺流程和各个环节可能存在的质量问题，同时委派一名甲方代表根据技术要求指标对施工单位进行进度质量检测。质量施工流程及技术要求如下表2所示。

表2 施工流程及技术要求Table 2 The construction process and technical requirements

（2）由检修车间根据施工组织方案编制工程施工进度表，确保各个工队交叉作业互不影响。

（3）检修车间应与施工队紧密配合，根据施工条件，提供必要的电源、压缩空气等，便于施工顺利高效地进行。

2 施工队伍的选择和安全教育培训

近20年来，国内从事热喷涂的企业高达数百家，且大多数电弧喷涂厂家对于喷涂各个环节缺乏必要的检测手段，仅凭借施工人员个人经验及肉眼来判断，无法提供科学数据证明其施工各个步骤已达到所需技术要求，涂层质量无法保证，其结果就是因涂层结合强度低、厚度不够、金属成分低劣等因素导致涂层出现过早磨损、起皮、剥落等现象。

优秀的施工单位是施工质量的保证，一个好的施工单位必须具备以下条件：

（1）施工单位必须具备完善的公司组织机构，有对金属涂层知识深刻了解的技术支持部门以及具有丰富喷涂施工经验的工作团队；

（2）施工单位近期同类型项目的成功案例和业绩是重要的支撑材料，业主方有必要对其提供的业绩进行调查核实，以便了解施工单位的技术力量和施工能力，这是确保本单位施工满意度的重要步骤；

（3）施工单位必须通过ISO9000认证且具有完善的质量保证体系，一个管理完善的施工单位，必然是非常重视其质量体系的；

（4）施工单位必须拥有专业的检测设备及认真负责的质量检查员。

为了避免施工过程中出现安全事故，确保工程项目质量目标、进度目标、投资目标得到最优实现，必须坚持以“安全第一、预防为主”的管理方针，施工前对施工单位进行严格详细地安全知识培训，并进行仔细地考核。对于不合格者给予警告，并责令其继续学习，如不能达到合格，必须予以清退。

3 施工阶段的定期检查验收

质量是现场管理工作的重点，要经常深入施工现场、熟悉电弧喷涂工序，对照技术规范严格检查每一个环节。在电弧喷涂施工中甲方应重点检查以下环节。

3.1 表面清理

现在电弧喷涂表面清洁技术采用最多的是喷砂作业。喷砂是采用压缩空气为动力形成高速喷射束，将喷料（铜矿砂、石英砂、铁砂、海砂、金刚砂等）高速喷射到需处理工件表面，使工件外表面发生变化。由于磨料对工件表面的冲击和切削作用，使工件表面获得一定的清洁度和不同的粗糙度，从而使得工件表面的机械性能得到改善，提高了工件的抗疲劳性，增加了与涂层的附着力，延长了涂膜的耐久性。

喷砂是超音速电弧喷涂的基础，它将决定涂层的结合强度，而结合强度恰恰直接影响着涂层的质量。其质量外观检测需达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa3.0等级。在GB11373-89中规定表面清洁施工后，其粗糙度需达到Rz>40～80μm，尤其在焊接部位不允许有氧化皮和有碍涂层结合的附着物存在。

对于粗糙度的检测，运用了专业的粗糙度检测仪。如图1所示，在每次喷砂结束后，检修车间相关人员针对喷砂处理过的表面，随机选取80个点，仔细地进行粗糙度的检测。若超过5%以上的点未达标，则强制责令施工队停工并对检验未达标的部位进行二次喷砂处理，直至符合标准为止。

图1 甲方代表在测粗糙度Fig.1 Roughness measurement by owner

3.2 喷涂

电弧喷涂丝材的质量将直接影响工程的质量，是工程施工的物质条件，必须把好材料关。甲方代表应对材料进行现场验收，检查材料的数量、质量、规格、生产厂家、生产日期等方面是否满足要求。对电弧喷涂丝材的成分在喷涂前和喷涂后采用光谱分析仪进行分析，得出重要元素成分所占材料的比例，严格杜绝假冒劣质材料的滥竽充数，如图2所示为喷涂材料成分检测样例。

图2 喷涂材料成分检测Fig.2 Component testing of spraying material

为了确保涂层厚度符合要求，每次喷涂完成后必须采用专业的厚度检测仪，对喷涂区域随机抽取80个点进行检测，若超过5%以上的点未达到指定厚度，则强制责令施工队对未达标区域重新进行喷涂，直至符合要求为止，仪器如图3所示。

图3 涂层测厚仪Fig.3 Spraying coating thickness meter

3.3 封孔

电弧喷涂的涂层是一种有孔结构。当涂层暴露于锅炉中的蒸汽、化学活性物质、腐蚀气体及高温环境中时，极易导致涂层作用失效，因此，必须对涂层进行封孔。

目前国内大多数喷涂厂家采用抹涂工艺进行封孔处理，用这种封孔方式进行封孔处理后，封孔材料仅仅是覆盖在涂层表面，没有渗透到涂层孔隙中。其结果是涂层孔隙率并没有被有效地降低，导致孔隙中会引入腐蚀元素，使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀，致使涂层失效。

因此，要严格检查施工队伍是否使用封孔剂专用喷枪。若其无专业喷枪，则对封孔环节给予验收不合格。因为封孔剂专业喷枪可将封孔材料迅速雾化，并且以极高的速度喷射到涂层表面，致使封孔剂均匀、致密的嵌入孔隙中，从而有效地降低了涂层孔隙率，进一步提高了涂层质量。

此外，对施工单位所使用的封孔剂性能必须要求以下几点：

（1）耐化学溶剂的作用；（2）能承受一定的机械作用；（3）拥有足够的渗透性；（4）在锅炉工作温度下性能稳定；（5）不能与涂层或基体发生化学反应。

我厂通过对两次超音速电弧喷涂施工中的关键点检测及监督，确保了施工涂层质量，大大降低检修停工时间。为煤矸石电厂节能增效做出了很大贡献。

4 结束语

电弧喷涂技术在火电厂锅炉“四管”的应用已经非常普及，其喷涂质量有很大差异。随着火电机组容量的不断增加，电弧喷涂需求也将显著增长。煤矸石电厂作为甲方在不断要求施工方提高工程质量的同时，也在提高自身的管理和质量监督能力，不因施工环境恶劣、作业时间不合理等因素而松懈各个验收环节。做好喷涂施工各质量监控点的监督工作，旨在与施工方共同将电弧喷涂技术更好地运用在循环流化床锅炉上。