[发明专利]一种用于锅炉四管高温腐蚀预防护的石墨烯涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于锅炉四管高温腐蚀预防护的石墨烯涂层材料及其制备方法，该涂层材料按质量百分比计，包括组分：耐高温粘接剂30～65％，纳米材料分散浆1～10％，鳞片填料5～20％，片状纳米材料1～5％，耐热防腐颜料5～30％，防沉剂0.5～5％，水0～50％；该涂层材料采用特殊制备方法制备而成，均质化更好且存储稳定；该涂层材料不仅具有优良的耐高温性能，涂层材料致密，对腐蚀气氛具有良好的抗蚀性能，并且对金属基材具有良好的粘结附着力；另外，该涂层材料的施工方法简便快速，能够大幅度的降低工程造价。

技术领域

本发明涉及涂层材料技术领域，尤其涉及一种用于锅炉四管高温腐蚀预防护的石墨烯涂层材料及其制备方法。

背景技术

火电厂锅炉四管(水冷壁管、省煤器管、过热器管、再热器管)爆裂问题一直是影响电厂安全、稳定发电并造成巨大经济损失的主要原因之一。据统计，由于四管爆裂引起的非计划停运事故占发电厂全部非计划停运的60％以上。

以往大量的研究工作多认为爆管的主要原因为管材短期超温和超期过热运行，以及炉膛内部复杂的腐蚀气氛腐蚀所致。针对上述问题，其解决方式如下：一、提高钢管的耐热等级，改进抗高温氧化能力和提高管材组织稳定性，更换更高等级的耐热钢管。但当使用温度达到620℃以上后，再进一步提高管材的热强度是十分有限的，而成本却会大幅度提高。二、涂覆防腐蚀涂层。

锅炉内腐蚀气氛的组成较为复杂且总是处于变动状态中，但总体来说腐蚀气氛的组成有硫化物、硫酸盐、还原性气体和氯化物等。经试验和研究发现，我国许多燃用不同煤种或煤粉的锅炉都出现不同程度的四管高温腐蚀现象。煤粉在燃烧时其中含有的硫经过复杂多变的过程会生成一定量的原子自由态的硫：[S]，这些游离的硫原子在高温下会与铁发生反应生成硫化铁，从而对管壁造成腐蚀，是为硫化物腐蚀。硫酸盐腐蚀为煤燃烧后的灰份中的碱金属氧化物沉积在水冷管壁表面，与燃烧后生成的硫的氧化物发生反应(催化剂为铁的氧化物)，生成硫酸盐和焦硫酸盐，而后生成的硫酸盐和焦硫酸盐再与铁、铝，或是铁、铝的氧化物反应，生成三硫酸铁钠等复合硫酸盐。这些反应能够在液态条件下迅速进行，对管壁产生严重的腐蚀。还原性气体腐蚀是在通风情况不好，或气压较低的锅炉中，因氧气含量不足，会有燃烧不完全，或是局部缺氧的现象。此时，环境表现为还原性，还原性气体(CO、H₂、CH₄)占比较高，在一定的炉膛条件下，以CO为代表的还原性气体会与氧化铁发生反应，将这一层致密的保护膜还原成稀疏多孔的氧化亚铁，此时，硫、硫化氢等腐蚀介质可以更容易的透过氧化亚铁，对基材金属造成腐蚀，且腐蚀速度会大大加快。煤中的氯化钠经煤燃烧后呈气态，可以与二氧化硫、二氧化硅发生反应生成氯化氢，其可以与金属壁上的氧化铁迅速反应生成铁的氯化物，氯化铁与氯化亚铁的沸点很低，在高温下极易挥发，从而使氧化膜遭到破坏。失去氧化膜后，裸露的金属管壁将更容易的被硫化氢腐蚀，是为氯化物腐蚀。