摘 要：介紹了堆焊、電刷鍍、熱噴涂、噴焊、自蔓延、表面熱處理、表面清洗、粘接、涂飾等表面技術(shù)在火力電站設(shè)備上的應(yīng)用。指出表面工程技術(shù)的應(yīng)用使電站設(shè)備許多零部件的抗磨損、抗腐蝕壽命成倍提高。重點(diǎn)指出，對(duì)零件表面工況條件和失效形式的分析、表面技術(shù)設(shè)計(jì)以及嚴(yán)格的操作工藝是保證質(zhì)量、取得預(yù)期效果的關(guān)鍵。

1     引 言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國電力建設(shè)在“八五”、“九五”期間獲得了飛速發(fā)展，火電建設(shè)已經(jīng)朝著大容量、超臨界、高效率的大機(jī)組和潔凈燃燒方向發(fā)展，裝機(jī)容量也獲得了極大增加，2000 年底裝機(jī)容量已達(dá) 319 320 MW，2001 年完成發(fā)電量 1.4 640×1012 kW h，截止今年 9 月份，我國僅國家電力公司系統(tǒng)就完成1.17 589×1012 kW h的發(fā)電量，其中火力發(fā)電廠的發(fā)電容量占整個(gè)發(fā)電容量的 80%左右�；鹆Πl(fā)電設(shè)備不僅自動(dòng)化程度很高，而且工作條件苛刻，其中許多部件長期在高溫、高壓、腐蝕、磨損等各種惡劣工況下運(yùn)行，腐蝕、疲勞和磨損這3 種機(jī)械零件的典型失效方式在電站設(shè)備中集中體現(xiàn)出來[1]。表面工程技術(shù)作為一種有效的抵抗零件失效的技術(shù)，已在電站設(shè)備上獲得了廣泛應(yīng)用，不僅用于功能涂層，還用用于裝飾性涂層；不僅用于一些設(shè)備和零件的修復(fù)，還應(yīng)用于電站設(shè)備的制造和再制造。

2     堆焊技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

2.1 表面堆焊技術(shù)在電站關(guān)鍵部件的應(yīng)用[1]

2.1.1轉(zhuǎn)子軸頸損傷修復(fù)

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子（包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）是汽輪發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件。由于制造、安裝或運(yùn)行等各種原因，常常會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)子軸頸拉傷、磕傷、磨損等意外事故。軸頸的損傷缺陷，影響運(yùn)行時(shí)油膜的均勻性能、機(jī)組的振動(dòng)性能；局部損傷，造成應(yīng)力集中，影響轉(zhuǎn)子強(qiáng)度；這些都將給機(jī)組安全帶來嚴(yán)重的危害。為此，尋求經(jīng)濟(jì)可靠的缺陷修復(fù)方法，是電力運(yùn)行和設(shè)備制造部門一項(xiàng)非常有意義的工作。電火花沉積∕堆焊技術(shù)自2002年在蘭州某電廠應(yīng)用后，2003年又成功解決了靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司30萬機(jī)組軸頸嚴(yán)重拉傷問題，已成為目前最后的軸頸修復(fù)方法。

其方法原理是采用電容儲(chǔ)能、脈沖電火花放電工藝技術(shù)，將金屬電極材料熔覆在損傷缺陷部位，沉積堆焊至適當(dāng)高度后，再研修，恢復(fù)至原軸頸要求尺寸。

其工藝特點(diǎn)是采用旋轉(zhuǎn)式自耗電極、高純氬氣保護(hù)，焊層質(zhì)量極好；低熱輸入，基體不變形，不咬邊，過渡自然，外形美觀，精度有保障；極�。�可忽略）殘余應(yīng)力，對(duì)基體熱影響甚微（0.07mm）；補(bǔ)材與基體屬冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，永不脫落，可保證長期使用。

2.1.2汽輪機(jī)汽缸結(jié)合面密封修復(fù)

汽輪機(jī)汽缸由于制造廠鑄造、加工殘余應(yīng)力過大，或汽缸螺栓預(yù)緊力不一致，或遇到上、下缸溫度差超標(biāo)，或者運(yùn)行時(shí)可能遇到緊急停機(jī)，造成壓力升降過快等情況，易引起變形，而且這種變形多數(shù)是永久變形，上下缸結(jié)合面局部出現(xiàn)縫隙，高溫高壓下漏氣嚴(yán)重，影響機(jī)組的正常發(fā)電，威脅著機(jī)組安全運(yùn)行，必須及時(shí)加以修復(fù)。

汽缸結(jié)合面的密封修復(fù)可采用的辦法很多，有機(jī)械加工、刮削與研磨、熱噴涂、電火花沉積/堆焊、電刷鍍等，由于各種方法均有其優(yōu)點(diǎn)和不足，采用單一的方法往往很難達(dá)到滿意的效果，總結(jié)我們十多年來成功修復(fù)汽輪機(jī)汽缸結(jié)合面的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)汽缸結(jié)合面的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的復(fù)合修復(fù)工藝，現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)，不僅速度快，而且質(zhì)量好，強(qiáng)度高、密封優(yōu)，可達(dá)到“5不入”，取得了很好的效果。

2.1.3末級(jí)葉片水蝕損傷修復(fù)技術(shù)     

汽輪機(jī)在經(jīng)過約十年的運(yùn)行以后，末級(jí)和次末級(jí)葉片,其出汽邊釬焊的司太立合金片脫落現(xiàn)象嚴(yán)重，造成葉片出汽邊大面積水蝕缺損，嚴(yán)重影響機(jī)組的熱效率。

采用無應(yīng)力補(bǔ)焊技術(shù)修復(fù)葉片損傷，然后再重新鑲嵌整條包邊司太立合金片。焊材性能與母材一致，冶金結(jié)合，永不脫落，焊補(bǔ)熱影響區(qū)極小，不改變基體金相組織和力學(xué)性能，無殘余應(yīng)力，修復(fù)后的葉片葉型與原葉型基本相同，不必做動(dòng)平衡試驗(yàn)，與更換新葉片的運(yùn)行效果相同，可恢復(fù)熱效率，修復(fù)周期短、經(jīng)濟(jì)性好。經(jīng)過電廠多年運(yùn)行證明，安全、可靠，目前已成為修復(fù)葉片之首選方案

2.2 表面堆焊技術(shù)在電站制粉和輸粉系統(tǒng)的應(yīng)用[1]

2.2.1 中速磨煤機(jī)磨輥的制造與修復(fù)

表面工程技術(shù)在中速磨煤機(jī)上主要用于抵抗煤及煤中參雜物對(duì)磨煤機(jī)碾磨件磨輥和磨盤的磨損。

中速磨煤機(jī)是通過磨煤機(jī)中的碾磨件對(duì)煤的碾壓使煤磨制成煤粉，主要有 E 型中速磨、RP 磨、MPS 及其改進(jìn)型 MBF 中速磨煤機(jī)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國在電廠中使用 MPS（MBF）型中速磨煤機(jī)有200 多臺(tái)，這種類型的中速磨煤機(jī)具有占地面積小、耗能較低等特點(diǎn)。中速磨煤機(jī)的易磨損件主要有：磨輥、磨盤、磨球和磨環(huán)等。

早期使用的磨煤機(jī)磨輥和磨盤采用鎳硬 IV 白口鑄鐵制造，鎳硬 IV 白口鑄鐵主要是由國外引進(jìn)中速磨煤機(jī)時(shí)一同引進(jìn)的，后來逐步由高鉻白口鑄鐵取代。高鉻白口鑄鐵用于制造磨輥和磨盤要比鎳硬 IV 具有較長的壽命。

堆焊在磨煤機(jī)磨輥和磨盤上的成功應(yīng)用是在高鉻鑄鐵焊接工藝獲得突破后而獲得應(yīng)用的，采用堆焊制造和修復(fù)磨輥和磨盤，可以獲得更高的壽命。在磨損厚度一致的情況下，其使用壽命相當(dāng)于或者高于鑄態(tài)的高鉻鑄鐵磨輥。

在高鉻鑄鐵成分基礎(chǔ)上加入其它合金元素，制成改性高鉻鑄鐵焊絲，可以獲得耐磨性更好的堆焊層，采用這種堆焊材料制造成的復(fù)合高鉻鑄鐵或者用于修復(fù)的中速磨磨輥其壽命可達(dá)鑄態(tài)高鉻鑄鐵壽命的 1.5 倍。改性高鉻鑄鐵的金相組織，晶粒明顯細(xì)化、碳化物和硬質(zhì)相尺寸大小均勻、基體組織致密。

采用堆焊技術(shù)制造復(fù)合磨輥的主要制造過程是：首先澆鑄一個(gè)鑄鋼的鑄胎，鑄胎的尺寸根據(jù)所需復(fù)合層的厚度來確定；然后在鑄胎上采用明弧或者埋弧自動(dòng)焊工藝在鑄胎上堆焊改性高鉻鑄鐵耐磨層；最后進(jìn)行加工。對(duì)于不產(chǎn)生磨損和需要機(jī)械加工的部位用優(yōu)質(zhì)碳素鋼堆焊，因此復(fù)合磨輥不僅便于加工，而且節(jié)約貴金屬。

堆焊技術(shù)不僅可以制造磨輥還廣泛用于修復(fù)磨輥，采用這種工藝不僅可以修復(fù)使用過的復(fù)合磨輥，還可以修復(fù)使用過的高鉻鑄鐵、鎳硬白口鑄鐵磨輥，是一個(gè)典型的再制造實(shí)例。

2.2.2給粉機(jī)重要零件的表面強(qiáng)化修復(fù)

    給粉機(jī)是由煤粉倉向一次風(fēng)管供給煤粉的設(shè)備，它用于中間貯粉倉系統(tǒng)和半直吹式系統(tǒng)，常置于煤粉倉的下部，常用的有螺旋給粉機(jī)和葉輪式給粉機(jī) 2 種。

    葉輪式給粉機(jī)的葉輪和螺旋式給粉機(jī)的螺旋桿由于長期處于和煤粉的摩擦過程中，而給粉機(jī)葉輪和螺旋桿在制造廠出廠時(shí)，采用單金屬制成，煤粉對(duì)它們磨損較為嚴(yán)重，壽命較短。

    對(duì)于葉輪式給粉機(jī)葉輪的強(qiáng)化修復(fù)，一般在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，給粉機(jī)的葉輪直徑較小，對(duì)于給粉量在10t/h 左右的給粉機(jī)，其葉輪直徑在 360 mm 左右。目前，基本采用普通電弧堆焊方法進(jìn)行修復(fù)。早期，有個(gè)別制造廠采用 HT200 制造葉輪，在修復(fù)需要注意：對(duì)于造成材料磨損較重的煤種(如我國大多數(shù)地區(qū)生產(chǎn)的含灰量較低的無煙煤)，一般采用 D698合金鑄鐵焊條堆焊；對(duì)于造成材料磨損較輕的煤種（一般可磨系數(shù)≥1.4，占我國動(dòng)力用煤 3/4 的煙煤），采用 D5 系列的堆焊焊條進(jìn)行堆焊，在 D5 系列的焊條中，采用 D517 號(hào)焊條獲得的效果較好，性能價(jià)格比最高。堆焊的厚度約 3～5 mm。

     堆焊過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力會(huì)使堆焊表面產(chǎn)生裂紋并使葉輪產(chǎn)生變形，對(duì)堆焊層的抗磨性和葉輪的正常使用產(chǎn)生不利影響，因此一般采用預(yù)熱與焊后緩冷方法消除和減小這種傾向。在現(xiàn)場(chǎng)一般是用氧乙炔加熱后進(jìn)行堆焊，焊后砂埋進(jìn)行緩冷，實(shí)踐表明，這種方法可以有效的消除堆焊表面產(chǎn)生的裂紋和避免葉輪的變形。

    經(jīng)過堆焊強(qiáng)化修復(fù)后，其使用壽命是原來未經(jīng)處理的葉片使用壽命的 3 倍以上。

2.2.3 其它方面的應(yīng)用

    堆焊技術(shù)還用在通過一次風(fēng)的風(fēng)門上，用于風(fēng)門的內(nèi)壁、擋板和密封面的防磨處理，采用堆焊處理的風(fēng)門要比整體采用稀土耐磨鋼制造的風(fēng)門提高壽命 1 倍以上，但成本卻和其相當(dāng)。堆焊技術(shù)還應(yīng)用在排粉機(jī)葉輪的防磨處理上，但對(duì)操作工藝要求很嚴(yán)，如果工藝控制不好，可能會(huì)出現(xiàn)葉片比較嚴(yán)重的變形、出現(xiàn)局部先期磨損和影響動(dòng)平衡的問題。

2.3 電站高溫高壓閥門密封面的表面堆焊

     在火力發(fā)電機(jī)組上，高溫高壓閥門主要用在汽水管路上，隨著火力發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量發(fā)展，工作條件越來越惡劣。這些電站閥門在承受高溫、高壓的同時(shí)，還要在高壓差下承受汽水混合物的沖刷和侵蝕、密封面之間的摩擦和磨損等，閥體、閥蓋和填料等的材質(zhì)和質(zhì)量、密封面的質(zhì)量直接影響閥門的使用壽命及功能的實(shí)現(xiàn)。由于單一材質(zhì)工藝性能和使用性能難以統(tǒng)一的弱點(diǎn)，因此這些電站閥門優(yōu)質(zhì)的密封面目前基本上都是采用堆焊強(qiáng)化。

2.3.1 密封面堆焊材料

    密封面的堆焊材料應(yīng)在高溫下具有高強(qiáng)度、低摩擦因數(shù)，耐金屬間磨損、耐氣蝕、耐沖擊、抗高溫氧化性、耐磨蝕和熱硬性等要求。

    目前我國密封面堆焊材料主要采用鈷基合金和其代用材料[2]。鈷合金的硬度高，耐磨性好和耐蝕性強(qiáng)，而且具有較高的熱硬性和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，長期以來國內(nèi)外均用鈷基合金作為高溫高壓閥門密封面的堆焊材料。但是鈷的資源缺乏，我國鈷的礦藏更少。因此發(fā)展了其代用材料：鎳基合金、鐵基合金和低鈷型合金。目前，鎳基合金和鐵基合金材料在很多場(chǎng)合已經(jīng)取代了鈷基合金。鈷基合金的堆焊材料可應(yīng)用于 600 ℃以上的工況條件，在600 ℃以下工作的閥門密封面通常選用鎳基或者鐵基合金堆焊。

2.3.2 堆焊工藝

    考慮到盡量降低母材的稀釋率、減少母材的熔深，獲得盡可能高的熔敷效率，目前在制造閥門時(shí)廣泛使用粉末等離子堆焊。但是，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行修復(fù)時(shí)，由于場(chǎng)地和其它條件的限制，也有采用氧乙炔焊、手工電弧焊、鎢極氬弧焊等方法。

    粉末等離子弧堆焊可獲得低的母材稀釋率（5%～15%），并有高的熔敷率。尤其是合金粉末制備簡單，不像絲材那樣受鑄造、軋制、拔絲等工藝的限制，因此，在高溫高壓閥門上獲得了廣泛應(yīng)用[3]。

    氧乙炔焊可達(dá)到最低的母材稀釋率（＜5 %此方法效率低，熔敷效率約為 1 kg / h），此外對(duì)低碳的鈷基合金，采用氧乙炔焊時(shí)，其焊接性較差。氧乙炔焊與鎢極氟弧焊相比，在許多場(chǎng)合，尤其在堆焊奧氏體不銹鋼時(shí)，會(huì)出現(xiàn)滲碳現(xiàn)象。鎢極氬弧焊具有很強(qiáng)的熱源，母材稀釋率較大（約為 20 %），過多的稀釋率通常不得不采用堆焊兩層或多層的熔敷方法；產(chǎn)生熱裂紋是鎢極氬弧焊堆焊的潛在問題，這是從母材中滲入有害元素（如硫）所致；鎢極氬弧焊容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，它通常所采用的填充材料只能制成長的鑄棒（通常φ 3.2 mm 或更粗些）；也可用藥芯焊絲作為鎢極氬弧焊的填充材料，但其藥芯必須堅(jiān)實(shí)，用松動(dòng)的藥芯焊絲，輸入電弧區(qū)時(shí)會(huì)發(fā)生微小“爆炸”而粘污鎢極，造成電弧不穩(wěn)定。

    電站高溫高壓閥門密封面，有的是在耐熱鋼材料上堆焊，有的是在鑄件上堆焊，堆焊材料往往是合金元素含量高、硬度高的材料，焊接性差。另外，堆焊材料與母材間的線膨脹系數(shù)相差也較大，因此密封面堆焊時(shí)容易出現(xiàn)裂紋，甚至發(fā)生堆焊層與母材分離的情況。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中為防止發(fā)生這類問題采用預(yù)熱、緩冷和焊后熱處理的辦法進(jìn)行處理。由于線膨脹系數(shù)相差大，在合金鋼上堆焊鉆基合金時(shí)，事先在合金上先堆一層過渡層，過渡層可以采用Cr24Ni12、Crl6Ni25Mo6 或鎳基合金材料。

電火花堆焊采用電容儲(chǔ)能、脈沖電火花放電工藝技術(shù)，將金屬電極材料熔覆在損傷缺陷部位，沉積堆焊至適當(dāng)高度后，再研修，焊層質(zhì)量極好；低熱輸入，基體不變形，不咬邊，過渡自然，外形美觀，精度有保障；極小（可忽略）殘余應(yīng)力，對(duì)基體熱影響甚微（0.07mm）；補(bǔ)材與基體屬冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，永不脫落，可保證長期使用。已成為電廠首選堆焊工藝。

3    噴涂、噴焊技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

    電站鍋爐內(nèi)水冷壁管道通常采用低合金鋼制造，鋼中的含鉻量不足以抵抗鍋爐內(nèi)含酸煙氣的腐蝕，當(dāng)煤中含硫量較高時(shí)這種情況更為嚴(yán)重。噴涂技術(shù)用于這種水冷壁的防腐獲得了較好的效果。 對(duì)水冷壁的表面噴涂曾采用過多種表面噴涂技術(shù)，現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用的是高速電弧噴涂技術(shù)，由國家產(chǎn)學(xué)研設(shè)備工程開發(fā)推廣中心研制的高速電弧噴涂槍，氣流速度達(dá) 600 mm/s 以上，噴涂粒子的速度達(dá) 300 m/s 以上，孔隙率在 2 %以下，結(jié)合強(qiáng)度可達(dá) 40 MPa[4]。高速電弧噴涂用于水冷壁噴涂克服了普通電弧噴涂的缺點(diǎn)，可以獲得與等離子噴涂和 HVOF 技術(shù)相近的涂層質(zhì)量，同時(shí)又繼承了普通電弧噴涂的優(yōu)點(diǎn)，具有沉積效率高、涂層組織致密、電弧穩(wěn)定性高、通用性強(qiáng)、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)。采用高速電弧噴涂處理以后使用壽命是未處理時(shí)的 2～3 倍。

    煤粉中的硫，可使水冷壁生成幾毫米厚度蓬松的硫化鐵銹皮。為抵抗這種破壞，必須提供一種能生成致密氧化膜的材料，在已知元素中只有鉻元素能滿足這個(gè)要求。因此，高速電弧噴涂水冷壁管道的絲材為高鉻合金，如 SCL60 和 FM72 就是比較常用的合金。

    在具體施工時(shí)，如果操作不當(dāng)，可能造成涂層的開裂和剝落，這種情況在很多電廠都發(fā)生過。造成這種情況的原因有2 個(gè)：一是結(jié)合強(qiáng)度不夠，另一個(gè)是涂層不夠致密。因此，高速電弧噴涂對(duì)水冷壁的防腐通常采用 3～4 步完成，每步完成一個(gè)主要工作和功能，如第一步用于增強(qiáng)結(jié)合強(qiáng)度，第 2步用于獲得致密耐腐蝕層，第 3 步封口，防止腐蝕氣體進(jìn)一步滲入。

    鍋爐的過熱器和再熱器上的管道還會(huì)發(fā)生煤灰腐蝕，煤灰腐蝕是一種高溫液態(tài)腐蝕現(xiàn)象，目前很多電廠采用高速電弧噴涂技術(shù)治理，并選用含鎳和鉬的高鉻合金絲材（如 unique coat 公司的 625絲材）。

    大型引風(fēng)機(jī)葉片、旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁也可采用等離子噴焊或者氧乙炔噴焊耐磨合金來提高這些設(shè)備的耐磨性。

    采用等離子噴焊技術(shù)在碳鋼板上制備鐵基合金可以獲得復(fù)合耐磨板，這種耐磨板用在落煤斗和煙風(fēng)道上具有較好的耐磨性，尤其是用于落煤斗上，可以部分取代用于防磨的襯板，同采用襯板的相比，重量輕，更換容易，耐磨性好。

    排粉機(jī)葉輪采用電弧噴涂技術(shù)進(jìn)行表面抗磨處理可以獲得比采用堆焊、噴焊、抗磨膠和粘接陶瓷更好的效果。

4  自蔓延（SHS）技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

    自蔓延高溫合成技術(shù)合成的材料已達(dá)幾百種，采用自蔓延技術(shù)制造鋼陶瓷復(fù)合管道，是自蔓延合成技術(shù)具有作為一種表面工程技術(shù)在工業(yè)上得到較大規(guī)模的應(yīng)用的一個(gè)成功范例。這一產(chǎn)品在 90年代中期率先在電力行業(yè)獲得了較為廣泛的應(yīng)用。一次風(fēng)彎頭和彎管是其一個(gè)主要應(yīng)用的場(chǎng)合。

    目前的火力發(fā)電廠中，煤粉爐占絕大多數(shù)，煤經(jīng)過磨煤機(jī)磨成煤粉以后，借助熱風(fēng)通過管道和噴燃器吹入鍋爐中進(jìn)行燃燒。由于一次風(fēng)管道長期處于煤粉的沖蝕狀態(tài)，采用普通的管道壽命較短，10mm 左右厚的碳鋼管不到一年便會(huì)磨穿。在鋼陶瓷復(fù)合管出現(xiàn)之前，曾獲得廣泛應(yīng)用并且現(xiàn)在也還有一些電廠使用的抗磨管道主要有：鋼鑄石復(fù)合管、高鉻白口鑄鐵管、低合金耐磨鋼管，但是由于它們本身所具有的一些特殊的缺點(diǎn)，應(yīng)用得越來越少。如鑄石管脆性較大、不易運(yùn)輸、且重量較重、彎管和彎頭在制造時(shí)很難達(dá)到使用要求；高鉻白口鑄鐵管和低合金耐磨鋼管很難解決工藝性能（可焊性）和使用性能（抗壓能力和抗磨性）之間的矛盾等。而采用自蔓延技術(shù)制造的鋼陶瓷復(fù)合管可以克服這些缺點(diǎn)，因此，當(dāng)其被研制出來以后便很快在全國推廣開來。

    鋼陶瓷復(fù)合管可以滿足輸送煤粉的管道抵抗煤粉沖蝕的要求。但是這種管道也有一些缺點(diǎn)：

   (1) 由于彎頭是采用分段焊接而成，因此在接縫處處理不當(dāng)會(huì)造成接縫處泄漏；同時(shí)也增加煤粉的運(yùn)行阻力。

   (2) 由于陶瓷-鋼復(fù)合耐磨管道中剛玉和鋼管之間的熱膨脹系數(shù)有一定差別，因此，大直徑的復(fù)合管道結(jié)合性能較差，如果制造過程中工藝控制不好，可能會(huì)在使用過程中會(huì)造成脫落。

5  表面熱處理技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

    在電站設(shè)備中有很多高速旋轉(zhuǎn)的零部件，如電機(jī)、汽輪機(jī)、各種水泵、渣漿泵、風(fēng)機(jī)的軸類零件在制造過程中采用了各種傳統(tǒng)的表面熱處理技術(shù)，如滲碳、離子氮化等。

    筒式磨煤機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的低速磨煤機(jī)，帶動(dòng)筒式磨煤機(jī)磨筒轉(zhuǎn)動(dòng)的大模數(shù)齒輪通常進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)表面淬火。大模數(shù)齒輪材質(zhì)為 45 號(hào)鑄鋼，出廠時(shí)的熱處理狀態(tài)為正火狀態(tài)，表面硬度較低（20HRC 左右），壽命較短，一般情況下，其使用壽命在 1～3 年便告報(bào)廢，而采用現(xiàn)場(chǎng)表面火焰熱處理后，可以使壽命得到大大增加，其壽命可以延長至8～25 年。

    在對(duì)大齒輪進(jìn)行表面處理時(shí)，采用特制的噴火槍，該槍可以很好地控制火焰的溫度和加熱范圍，噴火槍在齒面的移動(dòng)過程采用自動(dòng)控制，可以精確的控制淬火、回火溫度和冷卻速度。齒面經(jīng)表面處理后，表面硬度可達(dá)50～55 HRC，淬硬層在3～6mm。

    對(duì)筒式磨煤機(jī)大模數(shù)齒輪的熱處理，成本很低，只是購買新齒輪的 1/5，而且整個(gè)表面處理時(shí)間短，只需要利用現(xiàn)場(chǎng)大修或者小修的期間的3～4天便可全部完成。

    采用這種表面處理以后，對(duì)與之嚙合的小齒輪不會(huì)產(chǎn)生任何不良影響。

6  表面清洗技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

    火力發(fā)電廠的水力除灰系統(tǒng)，由于金屬陽離子的存在，使灰渣粘著在鋼管、閥門等灰渣輸送系統(tǒng)的內(nèi)壁上，尤其是對(duì)于采用電除塵器的用戶，這種現(xiàn)象尤為明顯，灰渣結(jié)垢嚴(yán)重者，在 2～3 個(gè)月可達(dá) 20 mm。

    在工程中曾試驗(yàn)過機(jī)械式除垢，這種技術(shù)對(duì)于管道除垢較為有效，但是對(duì)于彎曲部位較多的場(chǎng)合不太適用。超聲波除垢是一種很有發(fā)展前途的表面清垢方法，具有無污染、操作簡單、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)，但是目前正處于試驗(yàn)階段，大量應(yīng)用還有一些技術(shù)問題需要解決。目前在火力發(fā)電廠應(yīng)用較多的仍然是化學(xué)除垢法。

    化學(xué)除垢法的基本原理是在流體里加入鹽酸，并加入一定的阻蝕劑，通過泵將含有鹽酸的流體反復(fù)流經(jīng)所要清垢的設(shè)備和管道，直至垢脫落。

7  表面粘接、粘涂技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用

    表面粘接技術(shù)在電站裝備上的應(yīng)用包括：采用高分子粘接劑將耐磨或防腐材料粘接在設(shè)備表面，或在高分子聚合物（粘接劑）中摻入特定的填料組成的復(fù)合膠粘劑涂粘在設(shè)備零部件表面以達(dá)到特定的要求（如抗磨、防腐、電絕緣和保溫等）。

   采用高分子粘接劑將氧化鋁陶瓷粘接在承受磨料磨損的某些電站裝備上，可以獲得非常好抵沖蝕抗磨料磨損的效果。氧化鋁陶瓷是已知的自然界中最硬的化合物之一，由于氧化鋁陶瓷屬于脆性材料，在較大的沖蝕角的情況下，其耐磨性并不理想，因此，抵抗非大顆粒（沖擊力很大）和較小的沖蝕角（≤45o的情況下）的磨料沖蝕可以獲得非常好的效果。

   目前，這種技術(shù)主要應(yīng)用于除灰系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)葉輪和蝸殼、粗細(xì)粉分離器和煙風(fēng)道上的調(diào)解或者關(guān)閉閥門上；煤粉輸送系統(tǒng)的原煤斗、溜槽、給粉機(jī)和給料機(jī)的葉輪及殼體、磨煤機(jī)出口管道和輸粉管的一次風(fēng)彎頭上。

   高性能的粘合劑、正確的操作工藝、工作人員對(duì)抗磨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)是將這種技術(shù)成功應(yīng)用于電站裝備的關(guān)鍵。采用這種技術(shù)可以在生產(chǎn)廠制成復(fù)合成品板然后到現(xiàn)場(chǎng)安裝，或在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行防磨處理。無論是在現(xiàn)場(chǎng)或是在工廠進(jìn)行工廠化處理，對(duì)表面的要求是粘貼表面應(yīng)平整，表面應(yīng)徹底除油、噴砂或機(jī)械打磨處理，同時(shí)，環(huán)境溫度不能小于零下 5 ℃。

    采用這種表面工程技術(shù)進(jìn)行處理的電站裝備，對(duì)于零部件本身處于靜態(tài)狀態(tài)下工作的，工作溫度應(yīng)≤300 ℃，如磨煤機(jī)出口管和分離器等；對(duì)于零部件本身處于動(dòng)態(tài)狀態(tài)下工作的，工作溫度應(yīng)≤150 ℃，如風(fēng)機(jī)葉輪、給粉機(jī)葉輪等。

    采用這種技術(shù)對(duì)電站裝備的處理，要比堆焊的使用壽命長 1～2 倍，但是在使用過程中出現(xiàn)事故的幾率較大，如果具體操作工藝控制不嚴(yán)，可能會(huì)造成陶瓷片脫落。在靜態(tài)使用的情況下，對(duì)設(shè)備的使用不會(huì)造成大的影響；但是對(duì)于動(dòng)態(tài)使用的情況下，如果陶瓷片脫落可能會(huì)釀成事故。因此，對(duì)在動(dòng)態(tài)工作的零部件，尤其是風(fēng)機(jī)葉輪在使用這種技術(shù)進(jìn)行處理時(shí)，對(duì)工藝要求非常嚴(yán)格。

    在高分子聚合物（粘接劑）中摻入特定的填料組成的復(fù)合膠粘劑主要用于電站設(shè)備零部件的抗磨、防腐及修復(fù)。

    抗磨修補(bǔ)劑是改性環(huán)氧樹脂與耐磨陶瓷顆粒組成的復(fù)合材料，具有良好的抗磨性，同時(shí)還具有良好的防腐性能。電站設(shè)備用的抗磨修補(bǔ)劑主要有：抗磨防腐修補(bǔ)劑、抗磨耐汽蝕灰渣泵修補(bǔ)劑、高性能葉輪抗磨修補(bǔ)劑和高溫抗磨修補(bǔ)劑等。在選擇這些修補(bǔ)劑時(shí)需要考慮運(yùn)行溫度、磨損失效形式、承受裁荷和振動(dòng)大小、介質(zhì)的腐蝕性、施工處理的難易程度等。

   抗磨防蝕修補(bǔ)劑是一種陶瓷顆粒增強(qiáng)高分子膠的抗磨耐蝕復(fù)合材料。其適用性很廣。這種抗磨防蝕修補(bǔ)劑為 A、B 雙組份，混合后涂抹于設(shè)備表面，固化后具有良好的耐磨耐蝕性能�？蛇m用于平面、垂直面和頂面防磨處理。在電站裝備上主要用于制粉和輸粉系統(tǒng)的原煤斗、煤粉管道的彎頭和粗細(xì)粉分離器，除灰系統(tǒng)的煙道、風(fēng)機(jī)的蝸殼。

    抗磨耐汽蝕灰渣泵修補(bǔ)劑是專門為除灰渣系統(tǒng)渣漿泵而開發(fā)的，由于采用陶瓷顆粒增潤，可以形成高含量陶瓷顆粒的復(fù)合材料，可以適用于磨損比較嚴(yán)重的和有汽蝕現(xiàn)象的渣漿泵的葉輪、隔板和蝸殼。高性能葉輪抗磨修補(bǔ)劑適用于高速旋轉(zhuǎn)部件的修復(fù)和防磨，因?yàn)樵谶@種情況下，對(duì)修補(bǔ)劑的要求是有更高的韌性和粘接性。

    高溫抗磨涂料最高使用溫度可以達(dá)到 1 100℃，主要用于解決電站鍋爐爐內(nèi)管道，如省煤器、過熱器、再熱器和水冷壁的高溫?zé)煔膺^流區(qū)迎風(fēng)面的磨損問題。8 表面涂飾技術(shù)在電站設(shè)備上的應(yīng)用 電站主廠房、鍋爐、汽機(jī)等均采用鋼結(jié)構(gòu)，這些鋼結(jié)構(gòu)件至少要保證 50 年壽命，因此，其表面處理非常重要。對(duì)這類鋼結(jié)構(gòu)的表面首先進(jìn)行噴砂處理，噴砂處理要求達(dá)到2.0 級(jí)精度， 然后進(jìn)行噴漆，噴漆處理要求采用高壓無氣噴涂防銹漆、表面漆等。

    對(duì)于在室外工作的鋼結(jié)構(gòu)零部件，如除塵器的外壁和鋼支架、大型風(fēng)機(jī)的外殼、輸變電站的各種箱體和支架等通常采用電弧噴涂鋅、鋁涂層，外加有機(jī)涂層形成常效復(fù)合組合層，以滿足使用要求。

9 結(jié) 論

    (1) 多種表面技術(shù)的應(yīng)用，使火力電站設(shè)備上的許多零件抗磨損、抗腐蝕性能成倍提高，展現(xiàn)了表面工程在電設(shè)備上應(yīng)用的廣闊前景，隨著表面工程技術(shù)的發(fā)展，為電站設(shè)備延壽、節(jié)能，節(jié)材會(huì)做出更大貢獻(xiàn)。