CFB鍋爐超音速電弧噴涂過程管控的重要性

丁軍學

（韓城礦務局煤矸石電廠 陜西韓城 715405）

火電廠鍋爐受熱面的磨損問題對于鍋爐自身運行安全一直是一個重要的威脅，特別是對于循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，因其制造結(jié)構(gòu)、選用煤種多為煤矸石等特點而更易受到磨損。據(jù)統(tǒng)計，我國目前已是世界上在電廠使用循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）最多的國家，已經(jīng)運行的大小循環(huán)流化床電站鍋爐有2000多臺，其中410t以上大型循環(huán)流化床電站鍋爐有近180多臺。另外，因水冷壁磨損造成的事故已接近鍋爐事故停爐總數(shù)的50%[1]。目前國內(nèi)鍋爐“四管”耐磨防磨技術(shù)主要有火焰噴涂，超音速電弧噴涂和等離子噴涂等熱噴涂方式[2-3]，其技術(shù)經(jīng)濟指標如表1所示。

種熱噴涂方法對比而言，超音速電弧噴涂因涂層的孔隙率低，便于施工、生產(chǎn)成本低而被廣泛使用[4-5]。然而，該方法存在施工環(huán)境條件惡劣、現(xiàn)場情況復雜等缺點，從而許多電廠對施工過程的監(jiān)督和質(zhì)量把控存在松懈疏忽現(xiàn)象，使工程質(zhì)量存在缺陷隱患，最終影響了涂層的使用壽命，增加了后期的檢修成本。

表1 常見熱噴涂方法的技術(shù)經(jīng)濟指標Table 1 Techno-economic indexes of common thermal spraying methods

我廠于2010年10月對#2鍋爐受熱面進行了超音速電弧防磨噴涂處理，截止2013年停機檢查時，受熱面大部分涂層仍完好。較其他矸石電廠CFB鍋爐噴涂層一年的使用壽命，我廠的防磨涂層壽命高達三倍。究其原因，一方面是與施工單位的精細化作業(yè)有著直接關(guān)系；另一方面也跟我廠在此次施工中全程嚴把質(zhì)量關(guān)、與施工隊緊密配合有著密切的關(guān)系。現(xiàn)將我廠在超音速電弧噴涂施工期間的監(jiān)督和質(zhì)量控制措施和經(jīng)驗介紹如下，供同行參考。

1 建立內(nèi)部技術(shù)管理制度

根據(jù)廠里停爐檢修實際情況并結(jié)合有關(guān)規(guī)章制度，調(diào)動生產(chǎn)技術(shù)部和檢修車間職工學習檢修期間各檢修項目相關(guān)文件。

（1）組織生產(chǎn)技術(shù)部與檢修車間相關(guān)人員，認真學習施工技術(shù)方案，明確施工工藝流程和各個環(huán)節(jié)可能存在的質(zhì)量問題，同時委派一名甲方代表根據(jù)技術(shù)要求指標對施工單位進行進度質(zhì)量檢測。質(zhì)量施工流程及技術(shù)要求如下表2所示。

表2 施工流程及技術(shù)要求Table 2 The construction process and technical requirements

（2）由檢修車間根據(jù)施工組織方案編制工程施工進度表，確保各個工隊交叉作業(yè)互不影響。

（3）檢修車間應與施工隊緊密配合，根據(jù)施工條件，提供必要的電源、壓縮空氣等，便于施工順利高效地進行。

2 施工隊伍的選擇和安全教育培訓

近20年來，國內(nèi)從事熱噴涂的企業(yè)高達數(shù)百家，且大多數(shù)電弧噴涂廠家對于噴涂各個環(huán)節(jié)缺乏必要的檢測手段，僅憑借施工人員個人經(jīng)驗及肉眼來判斷，無法提供科學數(shù)據(jù)證明其施工各個步驟已達到所需技術(shù)要求，涂層質(zhì)量無法保證，其結(jié)果就是因涂層結(jié)合強度低、厚度不夠、金屬成分低劣等因素導致涂層出現(xiàn)過早磨損、起皮、剝落等現(xiàn)象。

優(yōu)秀的施工單位是施工質(zhì)量的保證，一個好的施工單位必須具備以下條件：

（1）施工單位必須具備完善的公司組織機構(gòu)，有對金屬涂層知識深刻了解的技術(shù)支持部門以及具有豐富噴涂施工經(jīng)驗的工作團隊；

（2）施工單位近期同類型項目的成功案例和業(yè)績是重要的支撐材料，業(yè)主方有必要對其提供的業(yè)績進行調(diào)查核實，以便了解施工單位的技術(shù)力量和施工能力，這是確保本單位施工滿意度的重要步驟；

（3）施工單位必須通過ISO9000認證且具有完善的質(zhì)量保證體系，一個管理完善的施工單位，必然是非常重視其質(zhì)量體系的；

（4）施工單位必須擁有專業(yè)的檢測設備及認真負責的質(zhì)量檢查員。

為了避免施工過程中出現(xiàn)安全事故，確保工程項目質(zhì)量目標、進度目標、投資目標得到最優(yōu)實現(xiàn)，必須堅持以“安全第一、預防為主”的管理方針，施工前對施工單位進行嚴格詳細地安全知識培訓，并進行仔細地考核。對于不合格者給予警告，并責令其繼續(xù)學習，如不能達到合格，必須予以清退。

3 施工階段的定期檢查驗收

質(zhì)量是現(xiàn)場管理工作的重點，要經(jīng)常深入施工現(xiàn)場、熟悉電弧噴涂工序，對照技術(shù)規(guī)范嚴格檢查每一個環(huán)節(jié)。在電弧噴涂施工中甲方應重點檢查以下環(huán)節(jié)。

3.1 表面清理

現(xiàn)在電弧噴涂表面清潔技術(shù)采用最多的是噴砂作業(yè)。噴砂是采用壓縮空氣為動力形成高速噴射束，將噴料（銅礦砂、石英砂、鐵砂、海砂、金剛砂等）高速噴射到需處理工件表面，使工件外表面發(fā)生變化。由于磨料對工件表面的沖擊和切削作用，使工件表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，從而使得工件表面的機械性能得到改善，提高了工件的抗疲勞性，增加了與涂層的附著力，延長了涂膜的耐久性。

噴砂是超音速電弧噴涂的基礎(chǔ)，它將決定涂層的結(jié)合強度，而結(jié)合強度恰恰直接影響著涂層的質(zhì)量。其質(zhì)量外觀檢測需達到GB8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》規(guī)定的Sa3.0等級。在GB11373-89中規(guī)定表面清潔施工后，其粗糙度需達到Rz>40～80μm，尤其在焊接部位不允許有氧化皮和有礙涂層結(jié)合的附著物存在。

對于粗糙度的檢測，運用了專業(yè)的粗糙度檢測儀。如圖1所示，在每次噴砂結(jié)束后，檢修車間相關(guān)人員針對噴砂處理過的表面，隨機選取80個點，仔細地進行粗糙度的檢測。若超過5%以上的點未達標，則強制責令施工隊停工并對檢驗未達標的部位進行二次噴砂處理，直至符合標準為止。

圖1 甲方代表在測粗糙度Fig.1 Roughness measurement by owner

3.2 噴涂

電弧噴涂絲材的質(zhì)量將直接影響工程的質(zhì)量，是工程施工的物質(zhì)條件，必須把好材料關(guān)。甲方代表應對材料進行現(xiàn)場驗收，檢查材料的數(shù)量、質(zhì)量、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等方面是否滿足要求。對電弧噴涂絲材的成分在噴涂前和噴涂后采用光譜分析儀進行分析，得出重要元素成分所占材料的比例，嚴格杜絕假冒劣質(zhì)材料的濫竽充數(shù)，如圖2所示為噴涂材料成分檢測樣例。

圖2 噴涂材料成分檢測Fig.2 Component testing of spraying material

為了確保涂層厚度符合要求，每次噴涂完成后必須采用專業(yè)的厚度檢測儀，對噴涂區(qū)域隨機抽取80個點進行檢測，若超過5%以上的點未達到指定厚度，則強制責令施工隊對未達標區(qū)域重新進行噴涂，直至符合要求為止，儀器如圖3所示。

圖3 涂層測厚儀Fig.3 Spraying coating thickness meter

3.3 封孔

電弧噴涂的涂層是一種有孔結(jié)構(gòu)。當涂層暴露于鍋爐中的蒸汽、化學活性物質(zhì)、腐蝕氣體及高溫環(huán)境中時，極易導致涂層作用失效，因此，必須對涂層進行封孔。

目前國內(nèi)大多數(shù)噴涂廠家采用抹涂工藝進行封孔處理，用這種封孔方式進行封孔處理后，封孔材料僅僅是覆蓋在涂層表面，沒有滲透到涂層孔隙中。其結(jié)果是涂層孔隙率并沒有被有效地降低，導致孔隙中會引入腐蝕元素，使涂層與基體發(fā)生化學或電化學侵蝕，致使涂層失效。

因此，要嚴格檢查施工隊伍是否使用封孔劑專用噴槍。若其無專業(yè)噴槍，則對封孔環(huán)節(jié)給予驗收不合格。因為封孔劑專業(yè)噴槍可將封孔材料迅速霧化，并且以極高的速度噴射到涂層表面，致使封孔劑均勻、致密的嵌入孔隙中，從而有效地降低了涂層孔隙率，進一步提高了涂層質(zhì)量。

此外，對施工單位所使用的封孔劑性能必須要求以下幾點：

（1）耐化學溶劑的作用；（2）能承受一定的機械作用；（3）擁有足夠的滲透性；（4）在鍋爐工作溫度下性能穩(wěn)定；（5）不能與涂層或基體發(fā)生化學反應。

我廠通過對兩次超音速電弧噴涂施工中的關(guān)鍵點檢測及監(jiān)督，確保了施工涂層質(zhì)量，大大降低檢修停工時間。為煤矸石電廠節(jié)能增效做出了很大貢獻。

4 結(jié)束語

電弧噴涂技術(shù)在火電廠鍋爐“四管”的應用已經(jīng)非常普及，其噴涂質(zhì)量有很大差異。隨著火電機組容量的不斷增加，電弧噴涂需求也將顯著增長。煤矸石電廠作為甲方在不斷要求施工方提高工程質(zhì)量的同時，也在提高自身的管理和質(zhì)量監(jiān)督能力，不因施工環(huán)境惡劣、作業(yè)時間不合理等因素而松懈各個驗收環(huán)節(jié)。做好噴涂施工各質(zhì)量監(jiān)控點的監(jiān)督工作，旨在與施工方共同將電弧噴涂技術(shù)更好地運用在循環(huán)流化床鍋爐上。