Materials and technological aspects of coatings depositions for power plant industry

• Autorzy: Szymański Krzysztof , Moskal Grzegorz , Stolorz Marek

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2019.4.2

Warianty tytułu

PL

Materiałowe i technologiczne aspekty wytwarzania powłok na potrzeby przemysłu energetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents information from area of the practical surface engineering related with selection of materials and coatings’ deposition technology for power plant industry with special attention to possibility of modification of the final coatings and their adaptation to operating in complex and aggressive environments. The different types of corrosion and erosion resistant coatings and technology of their deposition such as high velocity thermal spraying and electrical deposition of coatings were described. Furthermore, the characterization of technological and materials problems concomitant application of those processes to deposition of high-quality coatings with complex chemical and phases composition are shown. Advantages and disadvantages of the utilized technology as well as fundamental steps in the deposition of coatings were also presented in the paper. Finally, the application of different types of sprayed coatings in power plant industry were described. The presented reflections are the result of many years of work and experience of the authors in the field of spraying processes and applications of protective coatings for the energy and machine industry. The following review article shows the problem of coatings’ selection, deposition and operating from point of view of coatings contractor rather than researcher.

PL

Ogólna tendencja związana z podnoszeniem sprawności i wydajności kotłów energetycznych powoduje wzrost parametrów pracy kotłów, który również przyczynia się do zmniejszenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Powoduje to zwiększenie obciążenia cieplnego elementów wymiany ciepła. Znaczne wartości parametrów stawiają nowe wymagania stosowanym materiałom. Wyższa temperatura powierzchni rur powoduje zdecydowane przyśpieszenie procesów korozyjnych oraz zmniejszenie odporności na zużycie ścierne powodowane oddziaływaniem cząstek popiołów. Procesy te w połączeniu z wysokim ciśnieniem wewnątrz rur wymuszają stosowanie nowych typów materiałów. Są to najczęściej stale wysokostopowe lub materiały na bazie niklu. Inną z możliwości poprawy właściwości eksploatacyjnych powierzchni wymienników ciepła jest ich dodatkowe zabezpieczenie powłokami ochronnymi o wysokiej odporności na zużycie erozyjne i korozyjne. Do podstawowych technologii wytwarzania powłok o szerokim zakresie stosowania należą procesy CVD, PVD oraz natryskiwanie cieplne i napawanie. Przedstawiony na rysunku 1 schemat zależności grubości i twardości powłok otrzymywanych w podstawowych technologiach ich wytwarzania może być pomocny w określeniu obszarów aplikacji. Charakterystyka podstawowych procesów technologicznych używanych do wytwarzania opisywanych powłok jest głównym celem niniejszego artykułu.

Słowa kluczowe

EN

thermal spraying; arc spraying; high velocity spraying; powders; wires

PL

natrysk cieplny; natrysk łukowy; natrysk naddźwiękowy; proszki; drut

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 40, nr 4
• Strony: 91--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Szymański Krzysztof

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, Katowice

autor

Moskal Grzegorz

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, Katowice

autor

Stolorz Marek

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Engineering, Katowice

Bibliografia

• [1] Hernas A., Wala T., Staszewski M.: Charakterystyka i dobór stali na przegrzewacze o nadkrytycznych parametrach pary. Inżynieria Materiałowa (Materials Engineering) 3 (2009) 143÷151.
• [2] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali (Surface engineering of metals). WNT, Warszawa (1995).
• [3] Hernas A., Dobrzański J.: Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych (Durability and degradation of boliers` nad stram turbines elements). Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, Gliwice (2003).
• [4] Pawłowski L.: The science and engineering of thermal spray coatings. Willey (1995).
• [5] Szymański K., Herans A., Moskal G., Myalska H.: Thermally sprayed coatings resistant to erosion and corrosion for power plant boilers — a review. Surface and Coatings Technology 268 (2015) 153÷164.
• [6] Pawłowski L., Blanchart P.: Industrial chemistry of oxides for emerging applications. Willey (2016).
• [7] Van Steenkiste T. H., Smith J. R., Teets R. E., Moleski J. J., Gorkiewicz D. W. Tison R. P., Marantz D. R., Kowalsky K. A., Riggs II, W. L., Zajchowski P. H., Pilsner B., McCune R.C., Barnett K. J.: Kinetic spray coatings. Surface and Coatings Technology 111 (1999 ) 62÷71.
• [8] Herman H., Sampath S., McCune R.: Thermal spray: current status and future trends. MRS Bulletin 25 (2000) 17÷25.
• [9] Thermal spraying: practice, theory, and application. American Welding Society, Miami, FL (1985).
• [10] Thermal spray technology, new ideas and processes. Proc. of the National Thermal Spray Conf. (ASM International, Materials Park, OH (1998).
• [11] Formanek B., Szymański K., Kuczowitz B.: Odporne na korozję i zużycie ścierne powłoki otrzymywane metodami natryskiwania cieplnego (Corrosion and wear resistan coatings deposited by thermal spraying methods). Ochrona Przed Korozją (Corrosion protection) 53 (2010) 164÷168.
• [12] Formanek B., Szymański K.: Kompozytowe, wielofazowe powłoki o wysokiej odporności na zużycie korozyjne i erozyjne w podwyższonej temperaturze (Composite multiphase costings with high corrosion and wera resistance at high temperature). Ochrona Przed Korozją (Corrosion protection) 4–5 (2010) 182÷189.
• [13] Szczucka-Lasota B., Szymański K.: Oxidation resistance of surfacemodified coatings for energy boilers. Archives of Materials Science and Engineerig 56 (2012) 75÷81.
• [14] Formanek B., Hernas A., Szymański K., Kaczorowski M., Krupka S., Łęski R.: Damage and protection of combustion chamber walls of CFB boilers. Materials Week 2000, Int. Congress on Advanced Materials, their Processes and Applications, Monachium (2000).
• [15] Schülein R., Eiteneuer F., Wegner P.: Erosions- und Korrosionsschutz für Energieerzeugungsanlagen. Internationale Tagung Thermisches Spritzen, Anwendungen, Wrocław (2005).
• [16] Wang B. Q.: Erosion–corrosion of thermal sprayed coatings in FBC boilers. Wear 199 (1996) 24÷32.
• [17] Formanek B., Szymański K., Szczucka-Lasota B.: New generation of protective coatings intended for the power industry. Journal of Materials Processing Technology 164–165 (2005) 850÷855.
• [18] Wang B. Q, Luer K.: The erosion–oxidation of HVOF Cr3C2–NiCr cermet coating. Wear 174 (1994) 142÷146.
• [19] Hearley J. A., Little J. A., Sturgeon A. J.: The erosion behaviour of NiAl intermetallic coatings produced by high velocity oxy fuel thermal spraying. Wear 233–235 (1999) 328÷333.
• [20] Hoop C., Allen D. J.: The high temperature of commercial thermally sprayed metallic and cermet coatings by solid particles. Wear 233–235 (1999) 334÷341.
• [21] Higuera H. V., Belzunce V. J., Ceries M. A., Poreda M. S.: High temperature erosion wear or flame and plasma-sprayed nickel-chromium coating under simulated coal-fired boiler atmospheres. Wear 247 (2001) 214÷222.
• [22] Higuera H. V., Belzunce V. J., Ceries M. A, Poreda Martinez S.: A comparative study of high temperature erosion wear of plasma sprayed NiCrSiBFe and WC–NiCrBSiFe coating under simulated coal-fired boiler conditions. Tribology International 34 (2001) 161÷169.
• [23] Singh S. B., Puri P. D.: Characteristic of plasma sprayed and laser remelted NiCrAlY bond coats and Ni3Al coatings on boiler tube steels. Materials Science and Engineering A 368 (2004) 148÷158.
• [24] Higera V., Belzunce F. J., Fernandez F.: Erosion wear and mechanical properties of plasma sprayed nickel and iron based coating subjected to service condition in boilers. Tribology International 30 (1997) 641÷649.
• [25] Verstak A., Wang B. Q., Baranovski V., Bielaiev A.: Composite coating for elevated temperature erosion–corrosion protection in fossil-fueled boilers. Corrosion 98, paper No. 193NACE, Houston (1998).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).