丁軍學(xué)

（韓城礦務(wù)局煤矸石電廠 陜西韓城 715405）

火電廠鍋爐受熱面的磨損問(wèn)題對(duì)于鍋爐自身運(yùn)行安全一直是一個(gè)重要的威脅，特別是對(duì)于循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，因其制造結(jié)構(gòu)、選用煤種多為煤矸石等特點(diǎn)而更易受到磨損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前已是世界上在電廠使用循環(huán)流化床鍋爐（CFB鍋爐）最多的國(guó)家，已經(jīng)運(yùn)行的大小循環(huán)流化床電站鍋爐有2000多臺(tái)，其中410t以上大型循環(huán)流化床電站鍋爐有近180多臺(tái)。另外，因水冷壁磨損造成的事故已接近鍋爐事故停爐總數(shù)的50%[1]。目前國(guó)內(nèi)鍋爐“四管”耐磨防磨技術(shù)主要有火焰噴涂，超音速電弧噴涂和等離子噴涂等熱噴涂方式[2-3]，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。

種熱噴涂方法對(duì)比而言，超音速電弧噴涂因涂層的孔隙率低，便于施工、生產(chǎn)成本低而被廣泛使用[4-5]。然而，該方法存在施工環(huán)境條件惡劣、現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜等缺點(diǎn)，從而許多電廠對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)督和質(zhì)量把控存在松懈疏忽現(xiàn)象，使工程質(zhì)量存在缺陷隱患，最終影響了涂層的使用壽命，增加了后期的檢修成本。

表1 常見(jiàn)熱噴涂方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Table 1 Techno-economic indexes of common thermal spraying methods

我廠于2010年10月對(duì)#2鍋爐受熱面進(jìn)行了超音速電弧防磨噴涂處理，截止2013年停機(jī)檢查時(shí)，受熱面大部分涂層仍完好。較其他矸石電廠CFB鍋爐噴涂層一年的使用壽命，我廠的防磨涂層壽命高達(dá)三倍。究其原因，一方面是與施工單位的精細(xì)化作業(yè)有著直接關(guān)系；另一方面也跟我廠在此次施工中全程嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)、與施工隊(duì)緊密配合有著密切的關(guān)系。現(xiàn)將我廠在超音速電弧噴涂施工期間的監(jiān)督和質(zhì)量控制措施和經(jīng)驗(yàn)介紹如下，供同行參考。

1 建立內(nèi)部技術(shù)管理制度

根據(jù)廠里停爐檢修實(shí)際情況并結(jié)合有關(guān)規(guī)章制度，調(diào)動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)部和檢修車(chē)間職工學(xué)習(xí)檢修期間各檢修項(xiàng)目相關(guān)文件。

（1）組織生產(chǎn)技術(shù)部與檢修車(chē)間相關(guān)人員，認(rèn)真學(xué)習(xí)施工技術(shù)方案，明確施工工藝流程和各個(gè)環(huán)節(jié)可能存在的質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)委派一名甲方代表根據(jù)技術(shù)要求指標(biāo)對(duì)施工單位進(jìn)行進(jìn)度質(zhì)量檢測(cè)。質(zhì)量施工流程及技術(shù)要求如下表2所示。

表2 施工流程及技術(shù)要求Table 2 The construction process and technical requirements

（2）由檢修車(chē)間根據(jù)施工組織方案編制工程施工進(jìn)度表，確保各個(gè)工隊(duì)交叉作業(yè)互不影響。

（3）檢修車(chē)間應(yīng)與施工隊(duì)緊密配合，根據(jù)施工條件，提供必要的電源、壓縮空氣等，便于施工順利高效地進(jìn)行。

2 施工隊(duì)伍的選擇和安全教育培訓(xùn)

近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)從事熱噴涂的企業(yè)高達(dá)數(shù)百家，且大多數(shù)電弧噴涂廠家對(duì)于噴涂各個(gè)環(huán)節(jié)缺乏必要的檢測(cè)手段，僅憑借施工人員個(gè)人經(jīng)驗(yàn)及肉眼來(lái)判斷，無(wú)法提供科學(xué)數(shù)據(jù)證明其施工各個(gè)步驟已達(dá)到所需技術(shù)要求，涂層質(zhì)量無(wú)法保證，其結(jié)果就是因涂層結(jié)合強(qiáng)度低、厚度不夠、金屬成分低劣等因素導(dǎo)致涂層出現(xiàn)過(guò)早磨損、起皮、剝落等現(xiàn)象。

優(yōu)秀的施工單位是施工質(zhì)量的保證，一個(gè)好的施工單位必須具備以下條件：

（1）施工單位必須具備完善的公司組織機(jī)構(gòu)，有對(duì)金屬涂層知識(shí)深刻了解的技術(shù)支持部門(mén)以及具有豐富噴涂施工經(jīng)驗(yàn)的工作團(tuán)隊(duì)；

（2）施工單位近期同類型項(xiàng)目的成功案例和業(yè)績(jī)是重要的支撐材料，業(yè)主方有必要對(duì)其提供的業(yè)績(jī)進(jìn)行調(diào)查核實(shí)，以便了解施工單位的技術(shù)力量和施工能力，這是確保本單位施工滿意度的重要步驟；

（3）施工單位必須通過(guò)ISO9000認(rèn)證且具有完善的質(zhì)量保證體系，一個(gè)管理完善的施工單位，必然是非常重視其質(zhì)量體系的；

（4）施工單位必須擁有專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備及認(rèn)真負(fù)責(zé)的質(zhì)量檢查員。

為了避免施工過(guò)程中出現(xiàn)安全事故，確保工程項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)、進(jìn)度目標(biāo)、投資目標(biāo)得到最優(yōu)實(shí)現(xiàn)，必須堅(jiān)持以“安全第一、預(yù)防為主”的管理方針，施工前對(duì)施工單位進(jìn)行嚴(yán)格詳細(xì)地安全知識(shí)培訓(xùn)，并進(jìn)行仔細(xì)地考核。對(duì)于不合格者給予警告，并責(zé)令其繼續(xù)學(xué)習(xí)，如不能達(dá)到合格，必須予以清退。

3 施工階段的定期檢查驗(yàn)收

質(zhì)量是現(xiàn)場(chǎng)管理工作的重點(diǎn)，要經(jīng)常深入施工現(xiàn)場(chǎng)、熟悉電弧噴涂工序，對(duì)照技術(shù)規(guī)范嚴(yán)格檢查每一個(gè)環(huán)節(jié)。在電弧噴涂施工中甲方應(yīng)重點(diǎn)檢查以下環(huán)節(jié)。

3.1 表面清理

現(xiàn)在電弧噴涂表面清潔技術(shù)采用最多的是噴砂作業(yè)。噴砂是采用壓縮空氣為動(dòng)力形成高速噴射束，將噴料（銅礦砂、石英砂、鐵砂、海砂、金剛砂等）高速噴射到需處理工件表面，使工件外表面發(fā)生變化。由于磨料對(duì)工件表面的沖擊和切削作用，使工件表面獲得一定的清潔度和不同的粗糙度，從而使得工件表面的機(jī)械性能得到改善，提高了工件的抗疲勞性，增加了與涂層的附著力，延長(zhǎng)了涂膜的耐久性。

噴砂是超音速電弧噴涂的基礎(chǔ)，它將決定涂層的結(jié)合強(qiáng)度，而結(jié)合強(qiáng)度恰恰直接影響著涂層的質(zhì)量。其質(zhì)量外觀檢測(cè)需達(dá)到GB8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》規(guī)定的Sa3.0等級(jí)。在GB11373-89中規(guī)定表面清潔施工后，其粗糙度需達(dá)到Rz>40～80μm，尤其在焊接部位不允許有氧化皮和有礙涂層結(jié)合的附著物存在。

對(duì)于粗糙度的檢測(cè)，運(yùn)用了專業(yè)的粗糙度檢測(cè)儀。如圖1所示，在每次噴砂結(jié)束后，檢修車(chē)間相關(guān)人員針對(duì)噴砂處理過(guò)的表面，隨機(jī)選取80個(gè)點(diǎn)，仔細(xì)地進(jìn)行粗糙度的檢測(cè)。若超過(guò)5%以上的點(diǎn)未達(dá)標(biāo)，則強(qiáng)制責(zé)令施工隊(duì)停工并對(duì)檢驗(yàn)未達(dá)標(biāo)的部位進(jìn)行二次噴砂處理，直至符合標(biāo)準(zhǔn)為止。

圖1 甲方代表在測(cè)粗糙度Fig.1 Roughness measurement by owner

3.2 噴涂

電弧噴涂絲材的質(zhì)量將直接影響工程的質(zhì)量，是工程施工的物質(zhì)條件，必須把好材料關(guān)。甲方代表應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，檢查材料的數(shù)量、質(zhì)量、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期等方面是否滿足要求。對(duì)電弧噴涂絲材的成分在噴涂前和噴涂后采用光譜分析儀進(jìn)行分析，得出重要元素成分所占材料的比例，嚴(yán)格杜絕假冒劣質(zhì)材料的濫竽充數(shù)，如圖2所示為噴涂材料成分檢測(cè)樣例。

圖2 噴涂材料成分檢測(cè)Fig.2 Component testing of spraying material

為了確保涂層厚度符合要求，每次噴涂完成后必須采用專業(yè)的厚度檢測(cè)儀，對(duì)噴涂區(qū)域隨機(jī)抽取80個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，若超過(guò)5%以上的點(diǎn)未達(dá)到指定厚度，則強(qiáng)制責(zé)令施工隊(duì)對(duì)未達(dá)標(biāo)區(qū)域重新進(jìn)行噴涂，直至符合要求為止，儀器如圖3所示。

圖3 涂層測(cè)厚儀Fig.3 Spraying coating thickness meter

3.3 封孔

電弧噴涂的涂層是一種有孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)涂層暴露于鍋爐中的蒸汽、化學(xué)活性物質(zhì)、腐蝕氣體及高溫環(huán)境中時(shí)，極易導(dǎo)致涂層作用失效，因此，必須對(duì)涂層進(jìn)行封孔。

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)噴涂廠家采用抹涂工藝進(jìn)行封孔處理，用這種封孔方式進(jìn)行封孔處理后，封孔材料僅僅是覆蓋在涂層表面，沒(méi)有滲透到涂層孔隙中。其結(jié)果是涂層孔隙率并沒(méi)有被有效地降低，導(dǎo)致孔隙中會(huì)引入腐蝕元素，使涂層與基體發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)侵蝕，致使涂層失效。

因此，要嚴(yán)格檢查施工隊(duì)伍是否使用封孔劑專用噴槍。若其無(wú)專業(yè)噴槍，則對(duì)封孔環(huán)節(jié)給予驗(yàn)收不合格。因?yàn)榉饪讋I(yè)噴槍可將封孔材料迅速霧化，并且以極高的速度噴射到涂層表面，致使封孔劑均勻、致密的嵌入孔隙中，從而有效地降低了涂層孔隙率，進(jìn)一步提高了涂層質(zhì)量。

此外，對(duì)施工單位所使用的封孔劑性能必須要求以下幾點(diǎn)：

（1）耐化學(xué)溶劑的作用；（2）能承受一定的機(jī)械作用；（3）擁有足夠的滲透性；（4）在鍋爐工作溫度下性能穩(wěn)定；（5）不能與涂層或基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

我廠通過(guò)對(duì)兩次超音速電弧噴涂施工中的關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)及監(jiān)督，確保了施工涂層質(zhì)量，大大降低檢修停工時(shí)間。為煤矸石電廠節(jié)能增效做出了很大貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

電弧噴涂技術(shù)在火電廠鍋爐“四管”的應(yīng)用已經(jīng)非常普及，其噴涂質(zhì)量有很大差異。隨著火電機(jī)組容量的不斷增加，電弧噴涂需求也將顯著增長(zhǎng)。煤矸石電廠作為甲方在不斷要求施工方提高工程質(zhì)量的同時(shí)，也在提高自身的管理和質(zhì)量監(jiān)督能力，不因施工環(huán)境惡劣、作業(yè)時(shí)間不合理等因素而松懈各個(gè)驗(yàn)收環(huán)節(jié)。做好噴涂施工各質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)督工作，旨在與施工方共同將電弧噴涂技術(shù)更好地運(yùn)用在循環(huán)流化床鍋爐上。