材料科学与工程学院

火力发电及输变电防腐关键技术研究

来源: 发布时间:2019-12-26 14:41:01 浏览次数: 【字体:

一、成果简介

1开展火力发电和核电高温腐蚀与防护研究,为重大工程的腐蚀安全护航。全球温度最高的在建大唐郓城630℃机组集箱用G115钢水蒸汽氧化问题突出,采用低温、高活度扩散方法制备了韧性好、无裂涂层,经10000小时加速测试,综合性能优于德国VM公司产品。

(2针对航空发动机涡轮叶片渗铝后扭转产生裂纹的问题,受中国航发南方公司委托开展了研究,成功解决了叶片渗铝层产生微裂纹的难题。 

3开展了火力发电锅炉向火侧的腐蚀机理及防护技术研究,研究成果已进入国家材料环境腐蚀平台数据库;为汉川电厂300MW燃用高硫贫煤四角切圆锅炉提供了新型防护技术,技改后已稳定运行3年,效果良好。

4针对输变电设备腐蚀问题开展研究和进行了工程应用,如江西高安输电设备防腐示范工程(获2016年度中国电力科学技术三等奖)、陕西渭南变电站石墨烯接地极示范工程(获2018年度国家电网有限公司二等奖,陕西省科技进步二等奖)、赣州七里变电站接地防腐改造(获得国家电网公司科技进步三等奖)。

二、主要技术指标

锅炉向火侧防护:针对低氮改造后锅炉向火侧腐蚀严重的问题,研究了水冷壁的腐蚀机理。根据分析结果制备了NiAlNiCrAlY打底的几种不同元素含量的Ni-Cr-Mo-Nb合金涂层,优化了喷涂工艺,开发了新型NiAl打底的Ni-Cr-Mo-Nb涂层体系。所制备的涂层在低氮燃烧改造的具有比45CTNiCr/Cr3C2涂层更优良的耐蚀性能,涂层能满足服役5年的设计要求。

锅炉水汽侧的防护:采用低温、高活度扩散方法制备了韧性好、无裂涂层,经10000小时加速测试,综合性能优于德国VM公司产品。该技术已通过了中试。

在输变电领域:首次引入石墨烯改性涂层接地材料,采用有机膨润土、气相二氧化硅和硅烷偶联剂组成一种分散剂,解决了填料均匀分散,团聚、沉降问题,以聚苯胺改性接枝的石墨烯作为导电填料合成的涂料所制备的涂层其附着力为1级、铅笔硬度为3H、柔韧性为1mm、冲击性能为50kg∙cm、电阻率为71.1Ω∙cm,冲击电流52kA不熔断、不脱落,经中性盐雾实验1000h涂层不破坏,表现出优异的综合性能。经中国测试技术研究院检测,结果表明各项指标均符合相关标准要求。

三、应用情况概述

锅炉向火侧防护技术在国电汉川电厂和国电丰城电厂等电厂进行了施工,采用,相关成果通过了国电集团的验收,获得与会专家好评。

b5d39673cc404a3da0bcb8ea05ab2cc1.jpg

e378d446132e42c89ae16ef2550a6616.jpg

aaf33cd397044fa59762c9f31af0890f.jpg

在锅炉水冷壁防护方面,采用低温、高活度扩散涂层有效解决了高温、高压环境下水蒸汽中低铬钢的腐蚀问题。项目已在东方锅炉进行了中试

7808da63dec64e6eb774bd96f5d24a1f.jpg  b4dce3158d984bd9afb3686dabd98712.jpg

输变电项目工程地选择在渭南石堤峪110kV变电站站址围墙外一方形空地,土壤电阻率162.65Ω.m,面积约200m2,接地区域为16m×16m。示范工程地网用250×5mm与主地网进行连接。示范工程示意图见图。

b2f6c33c66ec436eb04f40a1d0853d1b.jpg

6942c93561614cfc9f4f59b439255769.jpg

依托科研项目及技术成果支撑情况     

1依托科研项目情况

序号

项目名称

项目负责人

项目类别

(横向合作/纵向项目请列类别)

立项时间

经费总额

(万元)

项目委托单位

1

模拟高温气氛与煤灰协同作用对镍基材料的腐蚀研究

刘光明

横向

2015

147

东方锅炉股份有限公司

2

光热发电用熔盐的性能与材料相容性试验研究

刘光明

横向

2015

90

东方锅炉股份有限公司

3

G115合金抗高温水蒸汽腐蚀防护涂层研发

刘光明

横向

2018

93

东方锅炉股份有限公司

4

输变电设备防腐材料开发及应用关键技术研究

刘光明

横向

2013

70

国家电网公司

5

防腐涂层涂装质量现场检测试验研究

刘光明

横向

2016

6308

江西省电力科学研究院

6

316H在高温模拟沿海空气中高温腐蚀行为的研究

刘光明

横向

2019

49.5

东方锅炉股份有限公司

7

高温水蒸汽中稀土对T91钢富铬氧化膜形成和演化的作用机理研究

刘光明

纵向

2012年

50

国家自然科学基金

2科技奖励

序号

获奖项目名称

第一完成人

奖励名称

奖励等级

获奖时间

授奖单位

1

金属材料酸性土壤腐蚀数据积累与归路研究及工程应用

李晓刚

江西省科学技术奖

二等

2016

江西省人民政府

2

岩石区爆破接地降阻评估与石墨烯涂层接地装置关键技术及工程应用

王森

陕西省科学技术奖

二等

2019年

陕西省人民政府

3授权发明专利及软件著作权

序号

发明专利/软件著作名称

第一完成人

专利类型

授权日期

1

一种超临界干燥的耐高温、防腐蚀有机硅/氧化铝纳米杂化涂层的制备

刘光明

发明专利

2015.4

2

一种T91钢表面复合电镀抗高温氧化Ni/CrAl/Y2O3梯度涂层的制备方法

刘光明

发明专利

2016.3

3

一种耐高温、耐腐蚀含氟有机硅/SiO2纳米杂化涂层的制备方法

刘光明

发明专利

2015.7

4论文和著作成果

序号

论文/著作名称

刊名/出版社名

第一作者

发表时间

1

Evolution of oxide film of T91 steel in water   vapor atmosphere at 750℃

Oxidation of Metals

刘光明

2014

2

Oxidation behavior of T91 steel in water vapor   atmosphere at 750℃

Advance Materials Research

刘光明

2014

3

Study on modification of Hitec molten salt and   its properties tests

Advanced Materials Research

刘光明

2015

    4

Corrosion behavior of Ni-Cr-Fe base superalloy   GH984G in the synthetic coal ash and flue gas environment

Acta Metallurgica Sinica

刘光明

2017

五、联系方式

联系人:刘光明

地址及邮编:南昌航空大学材料科学与工程学院

Email:gemliu@126.com

联系电话:132******6808