研究机构 

微纳米与新材料技术研究所

科研成果

(1)高耐磨金属陶瓷排粉机叶轮

        实际应用结果表明,叶轮常用Fe-Cr-C系耐磨层仅3个月左右需维修(厚度减薄为3-8mm),而金属陶瓷熔覆层无故障运行可达2年以上仍磨损轻微。据此得到熔覆层实际相对耐磨性至少可达火电厂现有合金耐磨材料的5-16倍。该项成果已在北方联合电力有限公司下属电厂及其它发电集团推广应用,经济效益显著。以海勃湾发电厂为例,以往采用传统防磨技术时,由于叶轮磨损严重,每隔2-3个月需停运排粉机进行局部防磨补焊、动平衡处理,且叶轮的报废寿命仅为3-6个月。该厂的四台排粉机叶轮全部采用了金属陶瓷熔覆层防护技术后,使得排粉机叶轮无故障运行时间可达到2年以上,机组运行期间不再需要临时停运检修。每年可为该厂节省维修费用约185万元、挽回电量损失约800万千瓦时、节省助燃用油约50吨。


(2)高耐磨损金属陶瓷磨辊

        采用新技术处理后的中速磨磨辊,仅需覆熔10-15mm的高耐磨层,可使磨辊寿命延长至原来的2-4倍,可将制粉系统能耗降低10-20%,节省大量维修费用,该产品在多个电厂磨煤机磨辊中试验应用,取得了明显的应用效果。

  

(3)激光熔覆高耐磨水冷壁管

        循环流化床锅炉水冷壁防磨关键技术在电厂具有广阔的市场前景,可显著延长锅炉四管的寿命,有效提高机组的安全可靠性,大幅度降低火电厂磨损部件的维修费用和对原材料的消耗,为火电厂的节材、节能降耗提供新的途径,如在全国循环流化床锅炉推广应用,按年需求10万吨计算,预计复合锅炉管年产值达50亿元,具有良好的产业化前景。开发了基于激光熔覆的高耐磨水冷壁管,这些高耐磨水冷壁管具有如下优点:

      ● 突破了堆焊技术仅能堆焊铁基耐磨材料的局限性,可熔覆高熔点、高陶瓷相含量的复合材料,熔覆层的硬度可达1300HV,远高于堆焊耐磨层的硬度,其实际耐磨性可达耐磨堆焊层的5倍以上;

      ● 熔覆层与基材达到冶金结合,突破了热喷涂涂层与基体结合强度低的局限性,熔覆层与基体的结合强度是热喷涂涂层6倍以上,有效解决了防磨涂层可靠性低、局部脱落的问题;

      ● 熔覆过程中对基材的热影响区域小、基材无热变形,该技术在锅炉管外表面制备熔覆层时,对基体热影响区深度仅0.1-0.3mm,不改变基材原有组织和力学性能,锅炉管无热变形;

      ● 所用熔覆层材料的导热率与不锈钢相当,且由于熔覆层与基体冶金结合、孔隙率极低(<0.1%),因而采用该技术对设备的换热效率影响极小。


(4)激光熔覆高耐蚀过热器管

        针对生物质发电厂过热器管的严重腐蚀问题,中心开发了激光熔覆法制备高耐腐蚀过热器管的新技术和产品,该项成果突破了现有热喷涂技术结合强度低、寿命短等局限性,在不影响锅炉燃烧效率的前提下,最大限度的延长了生物质锅炉水冷壁管使用寿命,高耐腐蚀过热器管具有以下优点:

      ● 在锅炉管外表面形成具有冶金结合的Ni-Cr-Mo合金耐腐蚀熔覆层,厚度可在0.4-1.5mm范围内选择;

      ● 耐蚀熔覆层与管材达到冶金结合,结合强度≥350MPa(为电弧喷涂涂层的8倍以上),耐蚀层在整个寿命周期内永不脱落;

      ● 耐蚀熔覆层的孔隙率为零;

      ● 仅需600μm厚度的耐蚀层,可使锅炉管耐蚀寿命≥15年,约为电弧喷涂涂层寿命的5倍以上。

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