[发明专利]一种用于提高热电厂锅炉管道界面结合强度的镍钽合金材料

说明书

本发明涉及防腐合金涂层技术领域，具体涉及一种用于提高热电厂锅炉管道界面结合强度的镍钽合金材料。该镍钽合金材料，由如下组分组成制得，按重量百分比计，Ta：5%～10%、Ti：5%‑10%、Al：1%‑5%、Cr：5%～10%，余量为Ni和不可避免的杂质元素。本发明所制备的镍钽合金材料作为界面涂层，通过中间界面涂层的作用提高基体与耐磨涂层的结合强度，保证了耐磨层NiCr合金涂层在高温下表面易形成Cr₂O₃膜，膜更致密，耐腐蚀更好。本发明选用配方设计的镍钽合金材料作为界面合金，实现了解决基体与合金涂层的界面结合强度问题。喷涂材料后，避免发生爆管事故，提高管道运行时间。镍塑性好，其与管道匹配好。

技术领域

本发明涉及热电厂锅炉管道防腐合金材料技术领域，具体涉及一种用于提高热电厂锅炉管道界面结合强度的镍钽合金材料。

背景技术

垃圾焚烧是目前垃圾处理的一种主要手段，但是垃圾成分非常复杂，有机物含量高，同时含有大量Cl、S和碱金属等有害物质，这些成分在高温焚烧后会导致锅炉金属受热面腐蚀严重。高温高压和腐蚀磨损等因素以及非正常运行引起锅炉管道早期爆管已成为影响发电行业安全运行的主要因素。事故发生率地增加，限制了垃圾焚烧技术的推广和发展。因此，解决垃圾焚烧锅炉高温腐蚀的问题至关重要。

采用热喷涂技术对锅炉管进行预防是一种延长锅炉正常运转周期的有效手段。在国内，目前主要采用的喷涂保护技术有：喷铝保护，由于铝的熔点低为 660.4℃，在低温环境下效果不错，但其抗蠕变强度低，耐磨性差，高温高压锅炉“四管”等零部件往往同时需要承受一定的磨损作用，这些因素使喷铝后的保护作用不理想；喷焊Ni-W合金涂层，虽然喷焊层结合良好，磨损和腐蚀轻微，但其工艺不足之处是重熔温度过高，造成管子变形，大面积使用有困难；国内也有采用渗铝、渗铬进行防护的，但热浸工艺一般只适用于单一元素组成的涂层，而该方法所要求的较高的工作温度对于基体材料的组织结果和性能均会产生一定的影响，且防护效果欠佳。同国外相比，我国在锅炉管防护方面的工作起步较晚，缺乏适用于锅炉运转的恶劣工况且同时具有优良的抗高温腐蚀性能的涂层材料。

专利申请CN101260487A公开了一种含钛高铬镍合金，其成分组成按重量百分数计：15%≤Cr≤25%，1%≤Ti≤5%，1%≤Si≤6%，0＜C%≤0.20%，20%≤ Ni ≤ 55%，0.5%≤ Re≤6%，0＜Al≤ 6%，0＜S≤ 0.035%，0＜P ≤0.035%，0＜Mn ≤0.2%，余量为Fe。该专利取得了一定的改进效果，但其含铬量较高，易导致其涂层的结合性能不好，界面结合较弱，经过一段时间使用后易剥落。

同时，专利申请CN 102808108 公开了一种锅炉管道防护涂层材料的制备方法，该专利制备的涂层材料具有优异的抗氧化、硫化、氮化及氢化性能，并且与基体结合力强，使用寿命长的特点，取得了比较好的技术效果。但该专利的发明点也只是在于粉末的配方组成以及该粉末的制备方法，在使用时，也是直接热喷涂于基体上形成防护涂层，因此防护涂层与基体的界面结合强度有限。

专利申请CN 108796334 A公开了一种用于电厂锅炉管道的耐高温腐蚀的合金涂层，其提到了界面层为镍钽合金，但其仅仅是提到了，并没有公开镍钽合金的组成及其制备方法，现有技术技术中也未有镍钽合金的制备方法的报道。

该专利申请是本发明申请人的先前工作，为了更好地解决基体与合金涂层的界面结合强度的问题，因此，本发明进一步设计了一种镍钽合金材料作为界面合金。

发明内容

本发明针对现有技术中防护合金防护涂层与基体的界面结合强度有限的技术问题而提供一种适用于国内垃圾焚烧电厂锅炉管道的界面结合强度的镍钽合金涂层。该镍钽合金涂层为中间界面层，其与基体及耐腐蚀层的结合性好，保证了防护涂层在高温烟气氛围下的抗氧化、耐腐蚀性、耐脱落的能力。