技术背景
火电厂锅炉受热面的运行可靠性，直接影响电厂机组的安全有效运行，运行中的受热面不可避免地会被腐蚀和磨损，从而降低其有效承载能力和安全性。利用表面防护法可有效提高锅炉受热面的防腐耐磨抗结焦能力，节约维护费用，降低运行成本，提高受热面的使用寿命。表面防护法是一种非常可靠的解决火电厂锅炉腐蚀、磨损的方法。
原因分析
1.煤种的原因：火电厂锅炉受热面的腐蚀、磨损原理十分复杂，主要与灰分和烟气颗粒的冲蚀、燃煤的含硫量和炉膛火焰温度有关。通常，锅炉运行过程中的炉温高于1600℃ ，由于硫、硫化物及其他杂质的存在，锅炉受热面受到高温腐蚀的现象十分普遍。因为燃煤在燃烧过程中会产生碱金属盐、钒盐、二氧化硫、硫化氢、三氧化硫等多种物质，它们在高温作用下与构成水冷壁管的金属发生反应，对水冷壁进行动态腐蚀。在这种工况下若燃用难着火、难燃烬且含硫量较高的贫煤, 受热面高温腐蚀的概率会大大增加。
2.运行调整的原因：其中包括燃烧器的调整、煤粉细度、一次风煤粉浓度和一、二次风配比。假想切圆直径偏大或偏心, 是造成煤粉贴近水冷壁区域燃烧的重要原因， 加之煤粉粒度长时间偏大, 不但着火延迟，燃烬度变差，而且在气流作用下，煤粉推迟到贴壁附近燃烧，使其燃烧周围区域严重缺氧。
3.火焰冲刷受热面原因:
（1）当火焰冲刷受热面时, 管壁金属的氧化物保护膜被冲刷磨损所破坏。即使不发生氧化和还原气氛的交替变化，在还原气氛下硫腐蚀依然进行。形成的腐蚀产物又被煤粉气流冲刷掉。如此循环，使腐蚀速度加快。
（2）未燃烬的煤粉焰流冲刷受热面时，带有尖锐棱角的煤粉在气流作用下, 对受热面金属的表面冲刷磨损作用剧烈。在这种现象与腐蚀的双重作用下，管壁被迅速减薄 。
对产生高温腐蚀的受热面观察分析，表层是不稳定的疏松焦渣，手触即落 ,下面是约5mm厚的浮灰层，可用刷子清除。
4.硫化物气体介质的高温腐蚀的原因:
（1）在高温条件下，不可燃硫会产生硫酸盐混入灰分熔敷于受热面表面，但其不具有受热面在高温条件下拥有的良好机械性能。实质上减薄了受热面的可用壁厚，降低了水冷壁管的有效承载能力;
（2）由于燃烧产生的气体中含有硫化氢，容易与受热面金属发生作用，腐蚀管壁；
（3）燃烧气体中的含硫物在金属高温下产生单原子硫，受热面中的铁与硫在高温作用下会生成硫化亚铁。
腐蚀后的锈皮产物呈坚硬的岛状分布，且与管子结合较为牢固。该类型高温腐蚀减薄速度较小，一般为0.5~1.5mm/a。对此种类型的高温腐蚀我们称为气体高温腐蚀。
5.熔融盐型高温腐蚀的原因:
当燃煤中含有较高含量的碱土金属氧化物，如Na2O和K2O，在熔渣段的高温状态升华为气态，随火焰流冲至水冷壁管子表面，受环境温度降低影 响而转变为熔融态，并与烟气中的SO3发生反应生成硫酸盐。
随着硫酸盐层增厚，热阻增大，表面温度升高而使得盐分变得发粘或融化，并进一步沾结飞灰，形成酥松的渣层。硫酸盐融化时会放出SO3，该气体与金属表面的Fe2O3反应生成焦硫酸盐。这一过程是电化学腐蚀过程。根据水冷壁管子遭受腐蚀后的横截面形态可以说明腐蚀并非在表面均匀进行，而是具有部位的选择特征，这一点是我们认为有电化学腐蚀过程参与的佐证。
火电厂锅炉水冷壁管腐蚀和磨损后导致的危害
1.使管壁减薄，据统计一般每年减薄量约为1mm左右，严重的可达5~6mm/年，形成安全运行的严重隐患，增加了电厂的临时性检修和大修工作量，给电厂造成很大的经济损失。
2.普通涂层的高表面能更容易造成受热面结焦，结焦部位吸热量大大减少，降低了锅炉热效率
3.发生受热面突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常发电秩序，减少发电产值，而且增加了工人劳动强度和额外的检修费用，直接影响企业效益，同时也干扰了地区电网的正常调度。
解决方案：强化水冷壁管防腐耐磨能力的方法
火电厂十分重视水受热面的防腐耐磨工作，花费大量的人力、物力、财力更受热面管以减少爆管现象，却并未取得实质性效果。更换管子虽然可以解决爆管，但是在很大程度上增加了维修费用和生产成本。最好能利用一些以预防为主的技术，不但能降低资金投入，还能延长受热面管使用寿命，提高安全性。
铝基合金覆层超音速电弧喷涂技术防护法
许多研究已经证明，钢铁表面渗铝后有良好的抗高温氧化、耐高温H2S、SO2+SO3腐蚀性能。已应用于锅炉受热面管、过热器管、燃气轮机叶片等。
黄岛发电厂于85年开始使用渗铝管并作出结论，渗铝管可有效防止受热面的高温腐蚀发生，寿命提高4倍以上。渗铝层的相构成决定其对抵抗高温腐蚀具有明显的选择性。不论采用何种工艺方法，钢经渗铝后渗层相结构均为Fe AI+AI2O3+Fe3AI，渗层表面各区域的铝浓度相当于14～20% 。这种相结构决定其耐气体腐蚀效果显著，如果有熔融盐存在时却有着明显不足。按照低温热腐蚀理论，当有溶融复合共晶盐存在时，渗铝层的铝及金属间化合物虽可发生优先氧化，但该氧化物一旦形成立刻被气氛中的 SO3转变为AI2(SO4) 3。这部分铝被消耗掉后，铁不可避免被氧化，其原因是煤质中含有较大成分的 AI硫酸盐。如此便可解释为什么渗铝管在一定条件下抗高温腐蚀效果不显著的问题。
黄台电厂#7、8炉水冷壁1995年10月进行喷涂镁硅铝基防腐防磨涂料试验，经过十个月运行后，于1996年7月大修期间对试验管屏进行了覆层状态的观察和检测，结果如下：
1.在该区域出现大面积结焦的情况下，喷涂处理的管子表面基本无焦。
2.清除管子表面的浮灰观察，覆层呈银灰色（原色），完整无损。鳍片对接焊缝处偶见微黄色和小块烧损（可能是密封焊接时的热影响造成的）。
3.以指针式非磁性涂层测厚仪测量覆层厚度未见减薄现象。
检测结果表明，该覆层稳定可靠，具有良好的抗高温腐蚀作用。可有效防止高温腐蚀对受热面管子的减薄损坏。
1996年大修后，黄台电厂300MW机组配套的锅炉受热面管前后共喷涂铝基复合涂层400m2 ，运行至2012年后检测覆层状态依然完好，按照时间周期和原始管子高温腐蚀减薄速率计算，经过喷涂的管子还可以继续使用很长时间，使用寿命提高了将近6倍。直接减少了受热面的大小修的维护成本，减少了因高温腐蚀及磨损带来的换管费用，大大降低了检修费用。
应山东电力科学研究院的委托，原机械工业部武汉材料保护研究所对黄台电厂应用的镁硅铝基喷涂材料及其他喷涂材料进行了较为全面的分析对比和性能测试，并对镁硅铝基材料热喷涂工艺和覆层的优化进行了评定。
通过对对铝基复合覆层材料的基本材质及尺寸、基本预处理、喷涂工艺、喷涂层的封孔处理、抗拉强度试验、涂层孔隙率及热震性能进行对比试验，评定试验结论为：铝基复合覆层热喷涂材料在8种方案对比中综合性能均为最佳，为当前市面上能够有效防治受热面因高温腐蚀及磨损的最好方案。
铝基合金覆层超音速电弧喷涂工艺特点
1. 喷涂工艺采用超音速电弧喷涂。
2. 喷涂材料选用最合适的抗高温腐蚀耐磨的铝基镁硅合金材料。
3. 喷涂前进行喷砂拉毛处理，去除管壁表面氧化层，沙粒使用18～40目的刚玉砂，直至管子露 金属光泽，使表面清洁度达到 GB8923- 88《涂装前钢材表面锈蚀等级和防锈等级》规定 的ST3.0 等级以上，所用压缩空气应控制 在500～600kPa。
4. 喷砂后再进行表面粗糙化处理 ，以提高涂层结合强度，使表面粗糙度达到GB11373- 89《热喷涂金属表面预处理通则》规定的 Ra10μm以上，在较强光线下喷砂处理后的表面均无反射亮斑。
5.检验合格后应当立即使用LZ-5型铝基镁硅铬合金材料喷涂，晴天间隔时间不得超过4 小时、阴雨天不得超过2小时，严禁用手、工作服等触摸喷涂的表面。
6.喷涂层与管子表面结合必须牢固，具备足够的结合强度、硬度和耐腐耐磨性能，外观检查表面致密、均匀、平整， 颗粒细小，不允许有起皮、鼓泡、大溶滴、裂纹、掉块及其他影响涂层使用的缺陷。
7.喷涂层厚度为100-120μm，厚度均匀，不得有堆积现象。8.喷涂时管子表面温度不得大于230℃，喷涂层与管子母材的粘附强度≥10MPa。
8.刷涂2道LZ91型封闭剂和1道GX230稳定剂。封闭剂为GX410有机硅和稀土氧化物为主要原料的无毒水基涂料基，复合成分为纳米有机硅30-35%、铁锈转换剂8-10%LNA2防腐涂料12-15%、锌粉5-8%。该外部涂层具有高发射率、耐高温、保护性、非浸润性的特点，能够随基体一起收缩及膨胀，抗热交变性强。
9.封孔涂层具有优异的热物理性能：温度范围：300-1900℃发射率范围为0.85-0.95，取决于温度和波长。抗磨性比基质材料要高几乎4倍，高低温度交变过程表现优异。
铝基合金覆层超音速电弧喷涂技术特点
① 发射率提高
② 安全和设备寿命提升
③ 抗沾污结渣
④ 负荷能力增加
⑤ 减少有害气体（NOx）排放
技术对比表
★★★一次喷涂，使用一生★★★