Dans le cadre de la récupération des gaz résiduaires d'incinération de déchets industriels, des systèmes de chauffage à sels fondus à haute température et des équipements d'échange thermique des gaz de combustion des chaudières, 316 tubes chauffants en acier inoxydable sont exposés à des environnements de service difficiles combinant une oxydation à haute température, un récurage de particules solides, une corrosion par gaz acide et des cycles thermiques à froid alternés. Bien que le substrat lui-même possède une résistance modérée à la corrosion à haute température, l'impact à long terme des cendres volantes, des particules d'oxyde métallique et des gaz de combustion corrosifs mélangés à du chlore et du soufre abrasera et détruira en permanence le film passif riche en chrome natif, déclenchant une oxydation à haute température, une corrosion acide au point de rosée et une corrosion par érosion. Les revêtements anticorrosion organiques et inorganiques traditionnels-ne parviennent pas à résister à l'impact de particules à grande vitesse-à long terme-et aux chocs thermiques fréquents, sujets aux fissures, au pelage et à une défaillance rapide de la protection. La technologie de revêtement d'alliage par pulvérisation thermique dépose des couches protectrices d'alliage à base de nickel-de haute performance-, à base de cobalt-ou à base de fer-sur la surface du tube par fusion à haute-température et dépôt par impact à haute-vitesse, formant une barrière d'isolation compacte liée métallurgiquement. Il peut résister simultanément à l'oxydation à haute -température, à l'érosion des particules et à la pénétration dans un milieu acide, servant de méthode avancée de renforcement de surface pour chauffer les tubes dans des conditions de travail de corrosion ultra-à haute température-d'érosion-corrosion. De nombreuses entreprises se contentent d'augmenter l'épaisseur de la paroi des tubes ou d'adopter un simple traitement de passivation de surface, qui ne peut fondamentalement pas résister à l'usure mécanique couplée à la corrosion chimique à haute température, ce qui entraîne de fréquentes ruptures de perforation prématurées des faisceaux de tubes chauffants. Par conséquent, une sélection raisonnable de matériaux de pulvérisation thermique et un contrôle standardisé du processus de pulvérisation sont essentiels pour prolonger la durée de vie des tubes chauffants dans des environnements de gaz de combustion et de sels fondus à haute température -.
Les revêtements d'alliage par pulvérisation thermique offrent une protection anti-corrosion et anti-usure en s'appuyant sur des mécanismes de protection composites constitués d'une barrière physique, d'une résistance à l'oxydation à haute-température et d'une résistance à l'usure mécanique. Premièrement, le revêtement en alliage dense isole complètement le substrat en acier inoxydable des gaz de combustion à haute température, des particules solides et des condensats acides, bloquant le canal de diffusion des éléments de soufre, de chlore et d'oxygène pour éviter l'oxydation intergranulaire à haute température et la gravure acide de la matrice. Deuxièmement, les composants d'alliage riches en chrome, aluminium et nickel forment spontanément des films d'oxyde protecteurs denses et stables de Cr₂O₃ et d'Al₂O₃ dans des conditions de service à haute -température, qui peuvent auto--réparer les défauts mineurs du revêtement et restreindre l'expansion de l'oxydation. Troisièmement, la dureté élevée et la structure en couches compacte des revêtements par pulvérisation thermique améliorent considérablement la résistance à l'usure de la surface, atténuant efficacement l'impact des particules solides à grande vitesse et empêchant le décapage passif du film causé par l'érosion fluide à long terme. De plus, en faisant correspondre le coefficient de dilatation thermique entre le revêtement et le substrat, le risque de fissuration et de pelage du revêtement lors de cycles thermiques fréquents est considérablement réduit. Un prétraitement inapproprié, des paramètres de pulvérisation déraisonnables ou des types de poudre d'alliage incompatibles entraîneront des défauts tels qu'une porosité du revêtement, une mauvaise force de liaison et des contraintes internes résiduelles, qui deviendront des canaux privilégiés pour l'invasion des milieux corrosifs et accéléreront la corrosion localisée du substrat.
Cette étude propose quatre stratégies de mise en œuvre standardisées pour la protection du revêtement d'alliage par pulvérisation thermique de 316 tubes chauffants en acier inoxydable. Tout d’abord, sélectionnez les matériaux d’alliage par pulvérisation thermique en fonction de la température de service et des caractéristiques du milieu corrosif. Pour les conditions de travail avec une température continue inférieure à 550 degrés et des gaz de combustion à faible -concentration de soufre-chlore, la poudre d'alliage de nickel-chrome est préférée, présentant une excellente résistance à l'oxydation et une résistance à l'usure modérée, adaptée aux tubes chauffants de récupération de chaleur résiduelle de chaudière conventionnelle. Pour les environnements à haute -température supérieure à 550 degrés avec une érosion dense des particules de cendres volantes et une forte corrosion acide, la poudre d'alliage auto-fondant à base de cobalt{--est adoptée pour obtenir une dureté, une résistance à l'usure et une résistance aux chocs thermiques ultra-élevées. Pour les systèmes de chauffage aux sels fondus présentant un fort risque de pénétration des chlorures, un revêtement en alliage composite aluminium-nickel est sélectionné, qui peut former une couche protectrice d'alumine compacte pour bloquer l'infiltration des ions chlorure. La poudre de pulvérisation à base d'acier au carbone-est strictement interdite dans les conditions de travail à forte-corrosion afin d'éviter la corrosion galvanique entre les défauts de revêtement et le substrat en acier inoxydable.
Deuxièmement, appliquez strictement un prétraitement de surface gradué pour garantir les performances de liaison du revêtement. Éliminez la graisse de surface, le tartre d'oxyde de soudage, les couches de rouille et les polluants de passivation résiduels via un dégraissage alcalin, un nettoyage par ultrasons et un rinçage à l'eau pure à haute-pression. Effectuez un sablage avec un abrasif de corindon brun angulaire pour former une texture d'ancrage uniforme sur la surface du tube, en contrôlant la rugosité de la surface entre 60 et 100 μm afin de maximiser le verrouillage mécanique entre le revêtement et le substrat. Pulvérisation thermique complète dans les 4 heures suivant le sablage pour éviter l'oxydation secondaire et la contamination de la surface ; Un meulage fin local est nécessaire pour les cordons de soudure, les sections de transition pliées et les positions de serrage afin d'éliminer les arêtes vives qui induisent facilement des fissures sous contrainte du revêtement. Tout résidu d’huile, de poussière ou de film d’oxydation en surface entraînera un pelage local du revêtement et des défauts de corrosion cachés.
Troisièmement, optimisez les paramètres du processus de projection thermique à haute vitesse et contrôlez la qualité structurelle du revêtement. Adoptez une technologie de pulvérisation d'oxycarburant à haute -vitesse-pour minimiser la porosité du revêtement, avec une distance de pulvérisation, une pression de carburant et un débit d'alimentation en poudre ajustés pour garantir un dépôt uniforme des particules d'alliage. Réglez le mode de pulvérisation alternative multi-passes pour éviter une épaisseur monocouche excessive- provoquant des fissures sous contrainte thermique du revêtement ; contrôler l'épaisseur totale du revêtement entre 200 μm et 500 μm en fonction des degrés de corrosion et d'usure. Après la pulvérisation, effectuez un traitement thermique de soulagement des contraintes à basse température pour éliminer les contraintes thermiques résiduelles à l'intérieur du revêtement et empêcher l'apparition de fissures sous des cycles de température alternés. Pour les tubes chauffants en faisceaux complexes, utilisez des appareils de pulvérisation rotatifs à petit angle - pour garantir une pulvérisation à couverture complète sans angles morts au niveau des espaces entre les tubes et des positions de contact fixes.
Quatrièmement, effectuez un traitement d'étanchéité après-pulvérisation et établissez un-mécanisme d'inspection et de maintenance du cycle complet du revêtement. Scellez les minuscules pores inhérents des revêtements par projection thermique avec un mastic inorganique résistant aux températures élevées pour améliorer encore les performances de la barrière contre la pénétration des gaz corrosifs et des condensats. Effectuer une inspection de l'apparence du revêtement, une détection de l'épaisseur, un test de porosité et un test d'échantillonnage de la force de liaison avant la livraison en usine ; utilisez le détecteur de sténopé pour détecter les micro-défauts et réparer les trous d'épingle et les zones minces locales avec un traitement d'étanchéité supplémentaire. Pendant l'exploitation sur site-, inspectez régulièrement l'intégrité du revêtement des zones d'érosion par le vent et des positions sujettes au point de rosée-tous les six mois ; effectuer en temps opportun un sablage local et une réparation par pulvérisation thermique en cas de pelage partiel, d'abrasion et de défaillance du revêtement. Combinez la détection ultrasonique régulière de l’épaisseur de paroi pour surveiller la corrosion du substrat sous le revêtement ; lorsque la zone de défaillance du revêtement dépasse 15 %, organiser une rénovation globale du revêtement pour éviter les fuites de corrosion sur une grande surface du substrat-à haute température-.
La vérification industrielle sur le terrain montre que les tubes chauffants en acier inoxydable 316 recouverts d'un alliage par projection thermique peuvent fonctionner en continu pendant plus de 35 mois dans des environnements d'érosion de particules et de gaz de combustion à haute température-sans échec de pénétration. En revanche, les tubes chauffants non revêtus subissent un amincissement par érosion à haute température et des fuites de corrosion acide locales dans un délai de 4 à 9 ans. En conclusion, la sélection de poudre d'alliage adaptée aux conditions de travail, le prétraitement de surface standardisé, le contrôle précis des paramètres de pulvérisation thermique et l'entretien du scellement après le revêtement peuvent créer une barrière protectrice anti-usure et anti-corrosion à haute -performance et anti-haute-température-corrosion. La technologie de revêtement d'alliage par pulvérisation thermique surmonte efficacement les limites du substrat en acier inoxydable en résistant aux dommages de couplage de la corrosion chimique à haute température -et de l'érosion mécanique des particules, fournissant une solution anticorrosion de surface fiable-de longue durée-pour 316 tubes chauffants en acier inoxydable utilisés dans les systèmes d'incinération des déchets, de gaz de combustion de chaudière et de sel fondu systèmes d'échange de chaleur industriels.
