在諸如風(fēng)機(jī)、輸送設(shè)備及其管道等水泥工藝設(shè)備中，磨蝕和腐蝕經(jīng)常是同時(shí)發(fā)生的。在金屬表面接觸含酸性水分的物料時(shí)，金屬就會(huì)因?yàn)檠趸磻?yīng)而形成氧化層（銹皮）。這些氧化層在物料流的沖刷作用下被磨蝕和剝落，暴露出新的金屬表面，從而發(fā)生新的氧化腐蝕。這種破壞作用會(huì)非常嚴(yán)重，以至于達(dá)到必須更換設(shè)備的程度（見圖1）。
這類磨蝕和腐蝕破壞在許多水泥廠會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，從而導(dǎo)致事故停車、資源浪費(fèi)、以及帶來費(fèi)用高昂的維修工作。全球的許多企業(yè)都在采用新一代的耐磨材料來防止此類問題的發(fā)生。
新的防腐耐磨材料在風(fēng)機(jī)及螺旋輸送機(jī)上的成功應(yīng)用，使用戶及設(shè)備制造廠商確信此類磨蝕破壞是可以得到控制的。本文描述了此類材料的進(jìn)展以及它們的使用實(shí)例。
1、存在的問題
在處置已燃?xì)怏w高速通過的設(shè)備中，或者輸送袋收塵器收集的腐蝕性粉塵的設(shè)備中，磨蝕和腐蝕的過程更為嚴(yán)重。這包括風(fēng)機(jī)外殼、風(fēng)機(jī)葉輪、進(jìn)出口管道、管道系統(tǒng)中的彎管、煤磨收塵器中的螺旋輸送機(jī)以及類似的設(shè)備。
此類磨蝕和腐蝕危害的嚴(yán)重性與日俱增，這是與高含硫率燃料使用量不斷增加，以及各類替代燃料的使用有關(guān)。為了減輕危害，有必要使用一種防護(hù)襯料，它應(yīng)具有能夠承受熱態(tài)的酸凝聚及料流高速?zèng)_刷磨蝕的性能，能經(jīng)受高溫的峰值，而且最重要的是應(yīng)具有能與金屬材料緊密結(jié)合、不易脫落的性能。發(fā)明這種材料決不是一個(gè)輕松的任務(wù)。
美國的3L&T公司，在其具有優(yōu)良防腐性能的FlueGardTM產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種同時(shí)具有耐磨蝕性能的新型聚合合金(polymeric alloy)材料，命名為WearGardrM ~225SG，其耐磨蝕性能為原有材料的300%。
2、磨蝕和腐蝕的機(jī)理
導(dǎo)致磨蝕和腐蝕的有關(guān)因素包括：表面的幾何形狀、流體的組成、流動(dòng)模式、流速、顆粒物的大小和形狀、腐蝕性的強(qiáng)烈程度等（見圖2）。另一個(gè)重要的方面是磨蝕和腐蝕這兩個(gè)過程的相互促進(jìn)作用。腐蝕通過形成脆性的銹蝕層增強(qiáng)了磨蝕的速率，而磨蝕會(huì)清除氧化層，暴露出新的金屬表面造成新的腐蝕。
此外，磨蝕和腐蝕相互作用的狀況可以分為單純磨蝕、腐蝕影響下的磨蝕、磨蝕增強(qiáng)下的腐蝕、單純的腐蝕四種類型，介紹如下：
(1)單純磨蝕發(fā)生在腐蝕可以忽略不計(jì)的情況下。例如：棱角形顆粒高速?zèng)_刷的場(chǎng)合。
(2)腐蝕影響下的磨蝕增加了腐蝕的因素：由于顆粒流引起的應(yīng)力場(chǎng)的影響范圍大于銹蝕層的厚度，故而與單純磨蝕相比較，其金屬的損失率更高。
(3)磨蝕增強(qiáng)下的腐蝕可以分為兩種不同的類型：一種是具有穩(wěn)定的銹蝕層厚度，取決于相應(yīng)的剝蝕和腐蝕的速率；另一種是銹蝕層易于剝落的類型。
(4)單純的腐蝕是指因腐蝕引起的金屬損失比例非常高，以至于形成拋物線形的銹蝕層增厚。
磨蝕和腐蝕會(huì)使金屬表面迅速地被磨損，致使機(jī)械設(shè)備和裝置的性能惡化、效率降低，使用壽命縮短。
3、磨蝕和腐蝕的控制
3.1傳統(tǒng)材料
人們已經(jīng)開發(fā)和使用了各種不同的耐磨材料，但其中大部分具有一些明顯的缺點(diǎn)：
(1)硬質(zhì)金屬包覆層可以用于葉輪，但是它們價(jià)格昂貴，對(duì)外殼和管道不實(shí)用。
(2)某些公司采用了厚橡膠襯墊，但對(duì)于接口的腐蝕，以及部分脫落、破壞平衡而造成劇烈震動(dòng)等問題難以解決。
(3)環(huán)氧樹脂涂層可以在常溫下使用，但通常不能承受最高為200℃的高溫，而多數(shù)水泥廠常有不止
200℃的高溫。
(4)陶瓷內(nèi)襯也可以使用，但它們很重很脆，安裝費(fèi)用高，而且任何小小的損壞都會(huì)破壞轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的動(dòng)平衡。
3.2新材料技術(shù)
當(dāng)前，解決磨蝕和腐蝕問題的新技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，這就是以聚合合金形態(tài)出現(xiàn)的新材料，它們可以在不超過225℃(437。F)的條件下連續(xù)穩(wěn)定地工作。這是一種現(xiàn)有的FlueGardn'_225SQC產(chǎn)品的衍生物。
這種牌號(hào)為WearGardTM -225SG的新材料具有優(yōu)良的耐磨性能、低的表面活性、對(duì)鋼材具有很強(qiáng)的結(jié)合力，且具有良好的耐受熱酸的能力。這種材料在兩年多前就首次應(yīng)用成功，至今已用于風(fēng)機(jī)、葉輪、螺旋輸送機(jī)、各類管道以及其他裝置中。在各行業(yè)的許多項(xiàng)目中，諸如水泥廠、熱電廠、煉鋼廠、金屬冶煉廠、垃圾焚燒爐等，均已獲得應(yīng)用上的進(jìn)展。
這種材料由兩種系列組分組成，在使用前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混合調(diào)制，調(diào)制后具有2—4 h的噴涂施工適用期。最好使用高比例的真空泵，公司建議至少是68：1的系統(tǒng)。建議的噴涂厚度是l mm，如果磨蝕不嚴(yán)重，厚度還可以薄一些。在磨蝕嚴(yán)重的場(chǎng)合，厚度可以達(dá)到2 mm。在涂層干燥后，需要在至少140℃的環(huán)境下進(jìn)行數(shù)小時(shí)的熱養(yǎng)護(hù)，通常使用工藝廢氣。
最近，公司還開發(fā)了另一種材料以適應(yīng)高溫條件下的防磨蝕和腐蝕的要求。WearGard“-600S是一種由陶瓷膠結(jié)料、幾種活性無機(jī)充填劑和～種納米級(jí)的活性組分組合而成的材料，它所形成的防腐蝕涂層能在高達(dá)600℃( 1112°F)的環(huán)境下正常工作，其耐磨性能優(yōu)于碳素鋼。公司打算在近期將這種材料首次應(yīng)用于實(shí)踐。
4、在世界范圍的應(yīng)用
(1)美國俄勒岡州，窯尾袋收塵室的ID風(fēng)機(jī)。
WearGardTM材料的是2005年在俄勒岡州實(shí)現(xiàn)首次應(yīng)用（見圖3）。一年前，對(duì)使用情況進(jìn)行的檢測(cè)表明情況非常良好（見圖4）。
(2)美國德克薩斯州，螺旋輸送機(jī)外殼。
該項(xiàng)目是2006年完成的，用丁一座有害廢物焚燒裝置。當(dāng)時(shí)公司必須更換螺旋輸送機(jī)的外殼，因?yàn)閹в兴嵝缘姆哿衔谷胼斔蜋C(jī)內(nèi)造成了嚴(yán)重的磨蝕和腐蝕（見圖5）。
(3)法國馬賽發(fā)電廠。
該項(xiàng)目是2007年8月完成的。公司使用WearGardTM -225SG材料噴涂了一個(gè)大型葉輪。此前，該葉輪是使用6 mm厚的硬質(zhì)橡膠作為內(nèi)襯的，此內(nèi)襯由于脫落成碎片而造成了嚴(yán)重的維修問題（見圖6）。
5、結(jié)束語
由磨蝕和腐蝕造成的毀壞可能達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，而且難以避免。目前已經(jīng)使用過的各種不l一J材料具有不同的效果，但通常是很昂貴，很重，或者使用壽命有限。
的年來已經(jīng)發(fā)明的新型材料，具有耐磨、耐化學(xué)腐蝕，與金屬結(jié)合性能好，具有能適應(yīng)高溫工作條件的綜合性能。WearGardJ-225SG就是其中的～種。在風(fēng)機(jī)和螺旋輸送機(jī)非常嚴(yán)酷的條件下使用，證實(shí)了其優(yōu)良的性能。
另一種基于納米陶瓷技術(shù)的新材料WearGardrM 600S，已經(jīng)開發(fā)出來并準(zhǔn)備投入應(yīng)用。根據(jù)其試驗(yàn)資料，公司期望取得理想的結(jié)果。
3L&T公司利用它在有機(jī)／無機(jī)的混合——聚合物材料方面積累的知識(shí)，考慮應(yīng)用上的需求，然后在新的配方中增加陶瓷聚合物的組分，最終研制出了這兩種新的材料，它們有助于解決嚴(yán)重的磨蝕和腐蝕難題。
