[发明专利]一种用于锅炉受热面抗高温氯腐蚀涂层及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于锅炉受热面抗高温氯腐蚀涂层及制备方法。该涂层包括内层过渡层和外层保护层，过渡层为全氢聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层，保护层为有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层。过渡层由按体积份为60～70％全氢聚硅氮烷、10～20％石墨粉和10～20％乙酸丁脂组成的涂料喷涂在钢基体表面后，在200℃下高温固化而成。保护层由按体积份为20～25％有机聚硅氮烷、25～30％钡玻璃粉、15～20％氧化锆、5～10％铝粉和20～30％乙酸丁脂组成的涂料喷涂在过渡层上，经700℃高温固化而成。该涂层制备工艺简单，成本较低，可适用于各种生物质锅炉、垃圾焚烧锅炉以及高氯煤锅炉的受热面高温氯腐蚀防护，具有韧度高、表面致密、抗热震性能强等优点。

技术领域

本发明属于特殊涂层技术领域，具体涉及一种用于锅炉受热面抗高温氯腐蚀涂层及制备方法。

背景技术

大部分生物质及垃圾属于高氯燃料，前者由于生长环境等因素，特别是草本生物质，氯含量高达0.1～2％；后者由于存在塑料、橡胶和餐厨垃圾，氯含量也高达0.5～2％。燃用高氯燃料时，锅炉受热面易产生高温氯腐蚀问题。据统计，燃烧生物质和生活垃圾锅炉受热面管壁腐蚀速度可达5～12毫米/年，造成受热面频繁换管，严重影响锅炉的安全经济运行。

防腐蚀涂层在缓解高温氯腐蚀方面被认为是最具有工程应用前景的一项技术。近几年，先驱体法制备陶瓷涂层技术成为研究热点。该技术采用高分子材料为先驱体，加入部分溶剂，采用喷涂或浸渍等方式在金属表面形成涂膜，可在较低温度下发生交联反应，形成Si-O-Si三维网状聚合物，经一定温度处理后，先驱体裂解转化为SiO₂基复合陶瓷涂层。先驱体法制备陶瓷涂层技术具有具有工艺简单、操作方便、抗高温氯腐蚀性能较强等优点，但同时也存在易开裂、脆性较高、抗热震性能差等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于锅炉受热面抗高温腐蚀涂层及制备方法，它可使涂层牢固地附着在锅炉受热面基体表面，提高了锅炉受热面的抗高温氯腐蚀性能。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

在锅炉受热面合金钢材基体表面涂有有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层，有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层与基体之间设有过渡层，所述的过渡层为全氢聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层；所述的有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层的组份按体积份为20～25％有机聚硅氮烷、25～30％钡玻璃粉、15～20％氧化锆、5～10％铝粉和20～30％乙酸丁脂；所述的全氢聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层的组份按体积份为60～70％全氢聚硅氮烷、10～20％石墨粉和10～20％乙酸丁脂。

本发明还提供了一种所述的锅炉受热面抗高温氯腐蚀涂层的制备方法，具体步骤为：

(1)将受热面合金钢材基体表面进行喷砂预处理；

(2)将全氢聚硅氮烷、石墨粉与乙酸丁脂进行研磨、搅拌后形成涂料，通过喷涂方式将涂料喷涂至基体表面形成过渡层，并将过渡层加热至200℃进行高温固化，保温1小时后随炉冷却；

(3)将有机聚硅氮烷、钡玻璃粉、氧化锆、铝粉与乙酸丁脂进行研磨、搅拌后形成涂料，通过喷涂方式将涂料喷涂至过渡层上形成有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层，并加热至700℃进行高温固化，保温6小时后随炉冷却。

经过上述步骤后涂层制备完成。

作为优选方案，所述的研磨采用行星式球磨机，研磨时间为1小时；所述的搅拌采用机械式搅拌器。

作为优选方案，所述过渡层和有机聚硅氮烷先驱体复合陶瓷涂层的高温固化过程升温速率均为3℃/分钟。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：