金属涂层的防腐蚀性能测试方法

技术领域

本发明涉及一种材料防腐蚀试验方法，尤其涉及一种金属涂层的防腐蚀性能测试方法。

背景技术

我国生活垃圾焚烧发电系统普遍采用的是中温中压蒸汽参数随着技术进步及行业扶持政策的变化，生活垃圾焚烧发电经营单位逐渐尝试通过提高蒸汽参数的方式，提高发电量及全厂经济效益。

生活垃圾成分复杂，其中含有的氯元素、碱金属元素燃烧后进入烟气或形成飞灰，引起锅炉受热面金属腐蚀，腐蚀速度与管壁温度密切相关，要提高蒸汽温度，必须解决受热面换热管腐蚀问题。

目前最普遍采用的锅炉受热面防腐蚀措施是金属表面修饰，依靠涂层的防腐蚀性能对基材技术进行保护。显然从运行安全角度来说，涂层的防腐蚀性能对垃圾焚烧发电系统安全稳定运行有重要影响；有的涂层材料如Inconel625已经在发达国家的垃圾焚烧炉成功应用，其防腐蚀性能得到验证。但在国内由于高参数项目普遍运行时间不久，Inconel625涂层对国内垃圾焚烧烟气的防腐蚀性能还未得到完全验证。另外随着材料研究的深入，开发出各种不同金属组份配比的新型涂层材料。由于上述涂层材料普遍价格昂贵，如果将未经试验验证的材料直接应用于工程，不仅极大的增加项目投资成本，而且存在不可预测的风险。因此应用前需要对材料防腐蚀性能进行实测。目前常采用模拟腐蚀试验的方法进行测试。模拟腐蚀试验虽然应用方便成本低，但是很难完全复现垃圾焚烧炉内的复杂腐蚀环境，即无法制造飞灰磨损下气态、熔融态多种腐蚀介质共同作用的环境，因此得到的试验结果参考价值有限。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种金属涂层的防腐蚀性能测试方法。

根据本发明实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法，包括以下步骤：

A)在垃圾焚烧余热锅炉停炉时，将设有金属涂层的试件安装在所述垃圾焚烧余热锅炉的过热器的管道上；

B)运行所述垃圾焚烧余热锅炉，以便所述垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气的冲刷、腐蚀所述试件；

C)在所述垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出所述试件，对所述试件进行防腐蚀性能分析。

因此，根据本发明的实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法具有测试环境真实、测试成本低和试验结果可靠性高的优点。

在一些实施例中，所述步骤C包括：

C-1)在所述垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出一部分所述试件，对取出的所述试件进行防腐蚀性能分析；

C-2)再次运行所述垃圾焚烧余热锅炉，以便所述垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气再次冲刷、腐蚀剩余的所述试件；

C-3)在所述垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出剩余的所述试件，对取出的所述试件进行防腐蚀性能分析。

在一些实施例中，所述过热器包括高温过热器、中温过热器和低温过热器，所述试件包括第一试件和第二试件，所述第一试件直接设在所述高温过热器的管道上或者所述第一试件通过导热件设在所述高温过热器的管道上，所述第二试件通过隔热件设在所述中温过热器的管道上。

在一些实施例中，所述第一试件包括第一弧形部和第二弧形部，所述第一弧形部和所述第二弧形部包裹、焊接在所述高温过热器的所述管道上。

在一些实施例中，所述第一试件设在所述高温过热器的第一排管道上。

在一些实施例中，所述隔热件的长度方向与所述中温过热器的所述管道的延伸方向一致，所述第二试件的长度方向与所述中温过热器的所述管道的延伸方向一致。

在一些实施例中，所述第二试件为多个，所述隔热件为多个，多个所述第二试件通过多个所述隔热件一一对应地设在所述中温过热器的多排管道上。

在一些实施例中，所述第一试件和所述第二试件的每一者包括金属管以及设在所述金属管上的所述金属涂层。

在一些实施例中，所述金属涂层通过堆焊、激光熔覆焊和热喷涂中的一种设在所述金属管上。

在一些实施例中，所述金属涂层的厚度不超过2mm。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的第一试件的安装结构示意图。

图2是根据本发明的实施例的第二试件的安装结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法包括以下步骤：

A)在垃圾焚烧余热锅炉停炉时，将设有金属涂层的试件安装在垃圾焚烧余热锅炉的过热器的管道上；

B)运行垃圾焚烧余热锅炉，以便垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气的冲刷、腐蚀试件；

C)在垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出试件，对试件进行防腐蚀性能分析。

相关技术中利用腐蚀试验系统对金属涂层进行防腐蚀性能测试，但是腐蚀试验系统很难完全复现垃圾焚烧余热锅炉内的复杂腐蚀环境，即无法制造飞灰磨损下气态、熔融态多种腐蚀介质共同作用的环境，因此测试结果并不准确。而且需要额外设置腐蚀试验系统，从而提高了防腐蚀性能的测试成本。

根据本发明的实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法通过将设有金属涂层的试件安装在垃圾焚烧余热锅炉的过热器的管道上，从而可以使得试件与过热器的管道处于相同的腐蚀环境，即垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气冲刷、腐蚀过热器的管道的同时，也同样冲刷、腐蚀试件。

由此，不仅无需设置腐蚀试验系统，从而降低了金属涂层的防腐蚀性能的测试成本，而且通过在真实的环境下的防腐蚀性能的测试，从而极大地提高了金属涂层的防腐蚀性能测试的准确性。

因此，根据本发明的实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法具有测试环境真实、测试成本低和试验结果可靠性高的优点。

如图1与如2所示，根据本发明的实施例的金属涂层的防腐蚀性能测试方法包括以下步骤：

A)在垃圾焚烧余热锅炉停炉时，将设有金属涂层的试件安装在垃圾焚烧余热锅炉的过热器的管道上。

可选地，垃圾焚烧余热锅炉的过热器包括高温过热器、中温过热器和低温过热器。

如图1与图2所示，试件包括第一试件110和第二试件220。第一试件110直接设在高温过热器的管道100上，或者第一试件110通过导热件设在高温过热器的管道100上。第一试件110直接设在高温过热器的管道100上是指：第一试件110直接与高温过热器的管道100接触，即第一试件110与高温过热器的管道100之间不设置任何部件。

由此高温过热器的管道100内的工质也可以对第一试件110进行冷却，从而可以使第一试件110的金属涂层的温度更加贴近高温过热器的管道100的金属涂层的温度，以便进一步提高测试的准确性，即能够根据第一试件110的金属涂层的防腐蚀表现更加准确地判断该金属涂层应用在实际的高温过热器的管道100上的防腐蚀效果。

如图1所示，第一试件110套设在高温过热器的管道100上。例如，第一试件110包括第一弧形部111和第二弧形部112。第一弧形部111和第二弧形部112包裹、焊接在高温过热器的管道100上。由此可以更加方便地、更加容易地将第一试件110安装在高温过热器的管道100上。

可选地，第一试件110设在高温过热器的第一排管道100上。高温过热器的第一排管道100指的是垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气经过高温过热器时最先接触到的一排管道100。

第一排管道100接触到的烟气为未经过热交换的烟气，因此第一排管道100接触到的烟气的温度最高，即高温过热器的第一排管道100上的第一试件110接触到的烟气的温度最高。由此可以测试该金属涂层在烟气温度最高的环境下的防腐蚀性能，以便得到在烟气温度最高的环境下该金属涂层设在该高温过热器的第一排管道100上时的防腐蚀效果。如果该金属涂层设在该高温过热器的第一排管道100上时的防腐蚀效果(防腐蚀性能)满足要求，则该金属涂层设在该高温过热器的其它管道100上时的防腐蚀效果(防腐蚀性能)也必然满足要求。

第二试件220通过隔热件210设在中温过热器的管道200上。由此第二试件220与中温过热器的管道200之间不导热，中温过热器的管道100内的工质无法对第二试件220进行冷却，第二试件220的金属涂层只被高温烟气加热，从而导致第二试件220的金属涂层的温度高于第一试件110的金属涂层的温度。

因此，通过设置第一试件110和第二试件220，从而可以同时对该金属涂层在不同温度下的防腐蚀性能进行测试，以便提高了测试效率。

垃圾焚烧余热锅炉的蒸汽压力一般在4.0MPa至6.5MPa之间，冷却工质的蒸汽温度在400℃至485℃之间，不同蒸汽参数的发电系统中高温过热器、中温过热器在烟道中所在位置环境中的烟气温度不同。过热器的管道经过工质冷却，因此，过热器的管道温度远远小于烟气温度。蒸汽参数压力为6.5MPa的垃圾焚烧余热锅炉的高温过热器的管道温度在420度到500度之间，蒸汽参数压力为4.0MPa的垃圾焚烧余热锅炉的中温过热器外的烟气温度在500度到550度之间。垃圾焚烧余热锅炉的烟气温度在400-700℃时，温度对垃圾焚烧烟气中主要的腐蚀成分氯化氢、氯化钠(熔点801℃)和氯化钾(熔点770℃)的形态没有影响，不存在因为烟气温度低，而使得金属腐蚀机理由“腐蚀气氛+熔融介质”复合腐蚀变为仅有“腐蚀气氛”腐蚀的情况。因此，垃圾焚烧余热锅炉的烟气温度在400-700℃时，烟气的腐蚀成分及腐蚀成分的状态没有发生改变，影响腐蚀速度的因素仅与温度相关。因此第二试件220可以通过设在不同位置的中温过热器的管道200上来测试不同温度下的金属涂层的防腐蚀性能，即第二试件220可以通过设在不同位置的中温过热器的管道200上来测试在不同蒸汽参数压力下的垃圾焚烧余热锅炉的高温过热器的管道100上的金属涂层的防腐蚀性能

第一试件110和第二试件220的每一者包括金属管以及设在金属管上的金属涂层。可选地，该金属涂层通过堆焊、激光熔覆焊和热喷涂中的一种设在金属管上。金属涂层的厚度不超过2mm。

可选地，第二试件220与中温过热器的管道200之间设有隔热件210，。因此中温过热器的管道200的工质不对第二试件220进行冷却，使得第二试件220的测试温度与中温过热器的管道200外的烟气相同。从而可以使得在低蒸汽参数压力的垃圾焚烧余热锅炉中的第二试件220上的金属涂层所处的温度与在不同蒸汽参数压力下的垃圾焚烧余热锅炉中的高温过热器的管道100的金属涂层所处的温度相同。即能够根据第二试件220的金属涂层在低蒸汽参数压力的垃圾焚烧余热锅炉的中温过热器的管道200外的温度下的防腐蚀效果来判断在不同蒸汽参数压力下的垃圾焚烧余热锅炉的高温过热器的管道100上的防腐蚀效果。从而提高测试的效率，克服可能存在的没有不同蒸汽参数压力的垃圾焚烧余热锅炉在的问题。

第二试件220为多个，隔热件210为多个，多个第二试件220通过多个隔热件210一一对应地设在中温过热器的多排管道200上。中温过热器不同排次的管道200所受到冲刷的烟气温度不同。根据所需要的烟气温度将第二试件220设在中温过热器的某几排管道200上，使得第二试件220的金属涂层所处的温度与不同蒸汽参数压力下的垃圾焚烧余热锅炉的高温过热器的管道100的金属涂层所处的温度相同。通过位置不同的多排中温过热器的管道200上的第二试件220来测试金属涂层在不同温度下的防腐蚀性能。即通过位置不同的多排中温过热器的管道200上的第二试件220来测试金属涂层在不同蒸汽参数压力下的垃圾焚烧余热锅炉的高温过热器的管道100上的的防腐蚀性能。

如图2所示，隔热件210的长度方向与中温过热器的管道200的延伸方向一致，第二试件220长度方向与中温过热器的管道200的延伸方向一致，由此可以更加方便地、更加容易地将隔热件210安装在中温过热器的管道200上，将第二试件220安装在隔热件210。

B)运行垃圾焚烧余热锅炉，以便垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气的冲刷、腐蚀试件。

垃圾焚烧余热锅炉在运行时产生的烟气依次通过高温过热器、中温过热器和低温过热器，烟气的温度在经过热交换之后逐渐降低。

在垃圾焚烧余热锅炉运行后，第一试件110的金属涂层在高温过热器的管道100上接受烟气的冲刷、腐蚀，高温过热器的管道100中的工质对第一试件110进行冷却。第二试件220的金属涂层在中温过热器的管道200上接受烟气的冲刷、腐蚀，中温过热器的管道100中的工质不对第二试件220进行冷却。

C)在垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出试件，对试件进行防腐蚀性能分析。

在一些实施例中，步骤C包括：

C-1)在垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出一部分试件，对取出的试件进行防腐蚀性能分析；

C-2)再次运行垃圾焚烧余热锅炉，以便垃圾焚烧余热锅炉产生的烟气再次冲刷、腐蚀剩余的试件；

C-3)在垃圾焚烧余热锅炉再次停炉时，取出剩余的试件，对取出的试件进行防腐蚀性能分析。

每次垃圾焚烧余热锅炉停炉时，取出一部分试件，对取出的试件进行防腐蚀性能分析。由此可以测试该金属涂层的防腐蚀性能与受腐蚀时间的关系，从而可以测试该金属涂层的耐用性。

由于垃圾焚烧余热锅炉要经过多次停炉和再运行，因此在每次停炉时，都可以取出一部分试件，以便延长未取出的试件的受腐蚀时间，由此可以测试该金属涂层在更大的受腐蚀时间范围内的防腐蚀性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。