[发明专利]施用保护覆层特别是向能量锅炉的气密膜施用保护覆层的方法

说明书

本发明涉及一种向能量锅炉(energy boiler)的气密膜施用保护覆层(protection cladding)的方法。

环境法规(尤其是NOx减排方面的环境法规)使得在粉状燃料(pulverized fuel)锅炉中必须使用新的煤燃烧方法。低排放燃烧、将氨注入燃烧室中、添加生物质用于燃烧导致了蒸发器壁(膜)的强烈腐蚀。一种替代方法是使用昂贵的尾气(off-gas)催化剂。通过施用抗腐蚀保护涂层或者通过使用空气罩(air shroud)可保护膜免受腐蚀。

由波兰专利说明书PL 200773获知了一种向燃烧室的加热壁施用抗腐蚀涂层的方法，其包括在对基底进行喷丸清洁(blast cleaning)至清洁度为Sa 3并且粗糙度Rz为35μm至100μm，其中在第二阶段中等离子喷涂粉状铝，以及在第三阶段中对涂层的表面层进行热加固直到获得Al₂O₃。

使用空气罩不能使膜与燃烧室内的侵蚀性气氛完全分隔；此外，该溶液是昂贵的而且其维护成本很高。也难以控制用作罩的空气的流速，并且同时难以控制燃烧过程的进气。

通过常规焊接方法(TIG、MIG/MAG或埋弧焊)引入的大量热量在覆层施用过程中导致了膜的显著张力和变形，并且覆层的厚度远大于1mm，导致了大量昂贵材料被消耗。

根据本发明的方法是为了消除已知解决方案的缺点，并且以这种方式可得到永久附接(通过冶金)至基底的薄的气密保护覆层，其特征在于具有非常长的使用寿命，尤其是在低氧腐蚀的条件下。

根据本发明的方法包括：使两个气密膜耦接在一起，然后在300℃至800℃、有利地约700℃下均热处理耦接在一起的一对气密膜；随后，清洁待施用覆层的膜表面，安装在定位器上并预加热到80℃至600℃、有利地约300℃至450℃，然后用保护覆层覆盖耦接在一起的一对气密膜的经清洁和预加热的表面，其中保护覆层以0.1mm至3.00mm、有利地约0.6mm的厚度施用，然后最后将与覆层耦接在一起的整对气密膜在300℃至800℃、有利地约700℃下均热处理，并维持设定温度10分钟至600分钟、有利地15分钟至30分钟，然后使具有覆层的气密膜解耦接。

通过将金属型材焊接至气密膜的边缘和/或凸缘来连接气密膜。

气密膜的表面是通过激光烧蚀进行清洁，其中激光束的输出功率(exit power)为100kW至600kW、有利地为300kW；光斑直径为0.1mm至1.0mm、有利地约0.5mm；扫描宽度为30mm至80mm、有利地约60mm；激光脉冲频率为10000脉冲/秒至50000脉冲/秒、有利地约20000脉冲/秒。

初步均热处理通过将加热器插在气密膜的管与凸缘之间来进行。

初步均热处理通过将加热器插在气密膜的管与凸缘之间和/或插入膜管中来进行。

对于气密膜的覆层而言，使用粉末或线形式的材料，其具有以下组成：50％至80％、有利地约66％的镍；8.0％至50.0％、有利地约20.0％的铬；0.1％至5.0％、有利地约0.85％的硼；0.08％至6.0％、有利地约1.2％的硅；0.05％至1.8％、有利地约0.15％的锰；2.0％至12.0％、有利地约6.8％的钼；1.2％至4.0％、有利地约2.7％的铌；0.01％至4.0％、有利地约1.8％的铁；0.03％至0.9％、有利地约0.25％的碳。

对于气密膜的覆层而言，使用粉末或线形式的材料，其具有以下组成：50％至80％、有利地约64.0％的镍；8.0％至50.0％、有利地约22.0％的铬；0.08％至1.0％、有利地约0.25％的硅；0.05％至2.0％、有利地约0.20％的锰；2.0％至15.0％、有利地约9.0％的钼；2.0％至5.0％、有利地约3.6％的铌；0.01％至0.5％、有利地约0.03％的碳；有利地低于1.0％的铁。

对于气密膜的覆层而言，使用粉末或线形式的材料，其具有以下组成：60.0％至80.0％、有利地约70.4％的镍；8.0％至20.0％、有利地约17.3％的铬；2.0％至7.0％、有利地约4.0％的硅；2.0％至6.0％、有利地约3.43％的硼；0.4％至2.0％、有利地约0.89％的碳；2.5％至7.0％、有利地约4.0％的铁。

为了向气密膜施用保护覆层，使用激光束辐射能。

冷金属过渡(CMT)技术用于向气密膜施用保护覆层。