摘要
近年来，在使用燃烧高钠煤(新疆准东)锅炉的燃烧过程中，容易使得燃煤锅炉的管道、换热器和水冷壁的受热面发生严重的高温腐蚀和污垢结渣，导致锅炉构件发生失效破坏，严重影响了燃煤锅炉的安全运行。为了解决锅炉的高温腐蚀问题，开发研究了耐高温有机硅涂层，具有较重要的实用价值。 论文获得主要结果如下: (1)本文选用苯甲基硅树脂为成膜物质，二甲苯为溶剂，BN、SiC、ZrO2、Al2O3和低熔点玻璃粉为填料，并添加少量石墨和添加剂，采用料浆喷涂的方法，制备了耐高温有机硅涂层。通过正交实验研究了树脂与填料配比、不同填料配比和固化温度等因素对耐高温有机硅涂层耐热性的影响，获得了最佳优化的涂料配方为填料:树脂:溶剂的质量比为1∶1∶1.3，填料配比为BN∶SiC∶ZrO2∶Al2O3∶玻璃粉=3∶4∶3∶1∶2和300℃/2h的固化条件。 (2)在优化工艺条件下制备的涂层，在高温固化后，厚度为87.60±10μm，附着力为0级;在400℃和500℃热处理后，涂层表面相对致密且均匀，与基体结合良好，同时添加BN、SiC等填料有效改善苯甲基硅树脂在500℃条件下的耐热性能。XRD表明，涂层中填料未发生相变和化学转变。FTIR表明，与侧链基团相比，苯甲基硅树脂的主链在500℃热处理后仍还有部分剩余未分解。热震测试表明，在400℃/100次水冷热循环后，涂层表面无明显裂纹，平均热循环为46次;按梯度升温法测试表明，当出现裂纹或剥落时，平均热循环为500℃/7次;当剥落程度达到1/4～1/3面积时，平均热循环为600℃/17次。在400℃和500℃的硫酸盐环境中腐蚀15d后，与碳钢基体相比，涂层的耐高温腐蚀能力分别提高了近2.0和3.1倍。在400℃和500℃的干燥空气中氧化15d后，与碳钢基体相比，涂层的抗氧化能力分别提高了近12.5和5.2倍。这说明在400℃和500℃下，最佳优化耐高温有机硅涂层显示了良好的耐热性、抗热震性、耐高温腐蚀性和抗高温氧化等性能。 (3)热重分析表明，添加高导热系数BN、SiC等填料使得耐高温有机硅涂层的热传导能力增大，很大程度上降低了树脂的分解温度。低熔点玻璃粉能够替代或修补苯甲基硅树脂分解形成的疏松状的无机硅氧结构，将颜填料粘附在一起，形成新的无机复合硅氧结构，即“二次成膜”，提高了其耐热性能。
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