1.4  研究内容和意义 15

1.4.1  主要研究内容 15

1.4.2  本课题的意义 15

2  实验方法 16

2.1 涂层材料及制备方法 16

2.2  涂层组织结构及性能测试 16

2.2.1  金相组织形貌观察 16

2.2.2  涂层的显微硬度测试 16

2.2.3  涂层的结合强度测试 17

2.2.4  涂层的孔隙率分析方法 17

2.2.5  涂层的XRD分析 19

2.2.6  扫描电镜（SEM）测试 19

2.3  腐蚀实验 19

2.3.1  熔融盐腐蚀实验 19

2.3.2  电化学腐蚀实验 20

3  电弧制备NiCrMo涂层的组织结构及基本力学性能 22

3.1  涂层显微组织结构分析 22

3.2  涂层孔隙率统计分析 23

3.3  涂层显微硬度的分析 23

3.4  涂层的结合强度 24

3.5  涂层的相结构分析 25

3.6  本章小结 26

4  电弧制备NiCrMo涂层的耐腐蚀性能 27

4.1  熔融盐腐蚀实验结果分析 27

4.2  电化学腐蚀实验结果分析 29

4.3  本章小结 30

5  结论与展望 31

5.1  结论 31

5.2  展望 31

致谢 32

参考文献 33

1  绪论

1.1  研究背景

腐蚀是指金属材料与所处环境中的介质发生化学或电化学作用从而产生质量损耗与性能破坏的过程。腐蚀问题防护不当会对工业设备运行造成严重的安全隐患，造成恶劣的经济损失和社会影响。我国电站锅炉和工业锅炉主要以燃煤为主，据统计，1998年由煤生产电力的总额分达到75%[1]。虽然核能、天然气及其他新开发的可再生资源占电力生产的比例越来越高，但是据相关统计及预计，在2050年之前，火力发电仍然会占全国电力能源50％以上。

近年来，由于燃料用煤以劣质煤（高含灰量、含硫量）为主，大型锅炉受热面特别是水冷壁管、过热器、再热器管和省煤器管（简称“四管”）在高温高压的酸性环境中受到飞灰冲蚀、高温氧化和腐蚀的共同作用，导致管壁减薄严重，极易造成泄露和爆管等工业事故，大大增加了运行成本和人身安全隐患，其中腐蚀是主要因素之一。据调查，我国100MW以上机组由于锅炉“四管”爆漏事故而停机抢修的时间约占设备本身非停用时间的40%，占锅炉设备本身非停用时间的70%以上，占全部事故少发电量的50%以上，是影响发电机组安全运行的主要因素[2]。

造成锅炉“四管”爆漏的主要原因是磨损与腐蚀。在充满硫、氯化物的高温高压环境中，锅炉管壁受腐蚀和高温氧化的共同作用，易发生管壁穿孔和氧化皮脱落。

此外，除了燃煤电站锅炉以外，在城市垃圾焚化炉、生物质锅炉中也存在着严重的腐蚀。这是因为它们所用的燃料中含有大量的氯和碱，燃烧时会产生Cl2、HCl等腐蚀性气体以及含氯类和含硫类的碱性熔融盐，这些物质可以在自催化的作用下对管道进行腐蚀。这对锅炉设备的寿命有极大的影响，同时还对环境有不可逆转的破坏，因此深入研究高氯高碱腐蚀防护技术，对解决目前的垃圾焚烧炉的腐蚀问题具有重要的意义。

1.1.1  垃圾焚烧炉管道的腐蚀问题

城市民用和工业垃圾处理的方法包括埋填法、焚烧法、堆肥法等[3]。其中垃圾焚烧发电是一种资源回收利用、垃圾减容的先进处置方式。

然而，垃圾成分非常复杂，其中固体废弃物有厨余物、废塑料、非金属、废旧电器家具等，有机含量高，碳、氢、氧是其主要成分[4]，同时还有大量氯、碱金属等有害元素，这些成分在高温焚烧后会产生HCl气体和NaCl、KCl等沉积盐，从而会导致锅炉金属受热面和过热器腐蚀严重，其中硫元素的存在与高温腐蚀也有联系。高温腐蚀致使事故发生率大幅度增加，对垃圾焚烧技术的普及及发展产生了障碍，因此解决垃圾焚烧锅炉高温氯腐蚀的问题是十分关键的。