Котельные трубы: защищайте и обслуживайте

Гэри Хит объясняет, как использовать современные покрытия для продления срока службы котельных труб на мусорных и угольных электростанциях.

Типичный энергетический котел представляет собой агрессивную среду с точки зрения эрозионного износа и высокотемпературной коррозии материалов трубок теплообменника. Разнообразие форм, размеров, конструкций, марок и т. д. котлов, а также разнообразие используемых видов топлива (уголь, нефть, отходы, биомасса и т. д.) и режимов эксплуатации приводят к широкому и сложному спектру проблем износа/коррозии. .

Эрозия или коррозия могут привести к утончению поперечного сечения стенки трубы сосуда под давлением. Когда толщина стенки трубки становится слишком тонкой, трубка лопается, и для ее замены приходится прекращать операции.

Существуют различные подходы к снижению потерь труб до приемлемого уровня, которые включают в себя модификацию конструкции, рабочей температуры и потока газа (которые могут снизить эффективность котла) или изменение материала труб (что может быть дорогостоящим и обычно означает жертвование другими свойствами). Доступные методы включают соэкструзию, калоризацию, азотирование, хромирование, борирование, предварительное окисление, наплавку и термическое напыление покрытий.

Сегодня наиболее распространенной технологией защиты от коррозии является наплавка (обычно толщиной 2 мм) сложного сплава на основе никеля (обычно Inconel 625, 622).

Для защиты от эрозии используются термически напыленные покрытия, которые обычно твердые, тонкие (0,3–1,0 мм), быстро наносятся и могут наноситься как краска. Для защиты котла используются следующие процессы распыления: горение пламенем (порошком или проволокой), электродуговой проволокой, воздушной плазмой (APPS), высокоскоростным кислородным топливом (HVOF), распылением и предохранителем (S&F), а также нанесением окрашенных покрытий. неорганические соединения на керамической основе (суспензионные покрытия).

В Европе, а также во все большей степени в Азии переход к альтернативным источникам производства энергии и требования к снижению выбросов NOx и CO2 привели к ужесточению эксплуатации котлов и использованию альтернативных видов топлива (бытовые отходы, биомасса). Эти тенденции, а также сжигание низкосортного угля привели к увеличению степени коррозии и износа труб котлов.

Качество и эксплуатационные характеристики покрытия, стоимость покрытия, сокращение времени простоя для нанесения покрытий на месте, новые трубы по сравнению с ремонтом изношенных труб на месте и т. д. в настоящее время становятся критическими проблемами в экономике многих электростанций. Присоединение американской компании WherTec к группе Castolin Eutectic в 2014 году принесло в портфолио 16-летний опыт нанесения покрытий на котлы, а также инновационные технологии лазерной наплавки и нанесения жидких покрытий.

Уплотнение и лазерная наплавка

Castolin Eutectic разработала термохимический процесс, который «уплотняет» термически напыленное покрытие. Этот процесс уплотнения в сочетании с процессом дугового напыления (с использованием линеек покрытий BTC и TubeArmor) хорошо подходит для покрытия водяных стенок в котлах, работающих на отходах и биомассе, где коррозия является важным механизмом износа.

Между тем, технология диодного лазера высокой мощности (HPDL) позволила ранее многообещающей, но дорогой технологии лазерной наплавки стать экономически эффективным решением для защиты от коррозии больших площадей поверхности котлов в цехах компании. Материалы типа инконель толщиной до 0,7 мм производятся и обладают лучшими свойствами (меньшее разбавление, меньшая зона термического влияния, более тонкая структура, гладкая поверхность покрытия) по сравнению с традиционным наплавленным покрытием котлов. В США в котлах установлено несколько сотен квадратных метров котельной трубы с лазерной наплавкой.

Практические примеры

На крупнейшей в Европе электростанции, работающей на буром угле, в Польше, где преобладал эрозионный износ труб перегревателя, испытания с различными покрытиями термического напыления в течение восьми лет выявили явного победителя: покрытие Eutronic Arc 595, нанесенное с помощью оборудования Castolin Eutectic на сервисная мастерская фирмы. Arc 595 — это очень твердый сплав на основе железа, который продлил срок службы труб перегревателя до семи лет по сравнению с оригинальными голыми стальными трубами. Для каждого из шести котлов было покрыто более 46 км труб и колен.