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        超音速电弧喷涂原理、施工设备、施工流程及材料选择

        发布时间:2019-05-05 20:11  信息来源:雷锘特新材料(苏州)有限公司

          超音速电弧喷涂是使用固体和粉芯丝材喷涂致密或细腻的涂层,这种技术的优点与偶很多,要了解超音速电弧喷涂工艺就要先了解超音速电弧喷涂的原理。
         
        超音速电弧喷涂原理、施工设备、施工流程及材料选择
         

          一、超音速电弧喷涂原理

         
          燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材融化,经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将融化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀地的粒子,喷向工件形成涂层。超音速电弧喷涂和普通电弧喷涂的区别就在于喷枪,前者喷枪具有拉伐尔装置,其可将压缩空气加速至超音速状态(实际速度可达380m/s以上),将熔化的金属粒子以超音速喷射到基体表面,而普通电弧喷涂喷枪则没有拉伐尔装置,其射流速度最多只相当于亚音速。表现在涂层质量上,超音速电弧喷涂设备使金属粒子沉积率更高、雾化效果更好、涂层更均匀细腻(孔隙率≤0.9)、结合强度更高。
         
          但其缺点是喷枪造价高,导电嘴损耗快,因此,为降耗增效,大多数喷涂施工厂家采用的都是亚音速喷涂设备。从超音速电弧喷涂设备使用情况来看,国内在用超音速设备不超过20%。如下图:超音速电弧喷涂涂层均匀细腻孔隙率低。
         

          二、超音速电弧喷涂施工设备、施工流程

         
          1、启动空气压缩机(容量须达到6立方以上),会持续产生六至八公斤压缩空气;
         
          2、压缩空气经储气罐(稳定气压、冷却排水作用);
         
          3、压缩空气经油水分离器过滤掉压缩气体中的油分和部分水分;
         
          4、压缩空气经冷冻干燥机,使高温的压缩空气降低温度、排除剩余水分;
         
          5、清洁、冷却的压缩空气分兵两路,一路进入喷砂机,另一路进入喷涂机(严格来说,还有一小路气体通入施工人员保护服,使之保持正压,防止粉尘进入保护服内);
         
          6、施工开始,第一步先进行喷砂除锈施工,目的是去除基体上的氧化层,使基体完全露出金属光泽并具备一定的粗糙度;
         
          7、控制启动喷涂机和送丝机,进行超音速电弧喷涂施工。
         
        超音速电弧喷涂原理、施工设备、施工流程及材料选择
         

          三、材料选择

         

          1、喷砂材料:

         
          循环流化床锅炉喷涂施工中最重要的步骤之一就是喷砂除锈工艺,如果这一步做不好,会直接影响喷涂的质量,导致涂层起皮、脱落的原因大多与之相关。
         
          在GB/T17850.1中,关于喷砂材料的种类有九种之多,但在流化床锅炉喷砂施工中通常选择石英砂、金刚砂或铜矿砂等材料进行,由于近几年国家对矿产资源和环保的控制,应用石英砂情况正逐渐减少,优质的铜矿砂和金刚砂也是很好的选择。
         
          根据经验喷砂材料的选择一般掌握下列几点;a、硬度高(莫氏硬度7H以上),b、棱角分明,c、颗粒均匀(一般1-3mm)、d、粉尘少。现场对a材料硬度的判断比较困难,有经验的施工人员用榔头轻轻敲击砂粒便能大体判断材料硬度,再有,喷砂过后如果炉膛砂子都呈粉末状,则证明砂子硬度不高,如果水冷壁是二次以上喷涂,涂层质量则不能保证。而对于b、c、d的检验,目测既能直观的判断。
         

          2、喷涂丝材:

         
          循环流化床锅炉喷涂的目的就是为了防止床料对管壁的冲刷,这就要求所用的喷涂材料必须要具有优异的防磨性能和高结合强度,因很难在一种材料上兼具上述两种性能,所以常用喷涂丝材可分为两种,一种是打底丝(喷打底层),一种是防磨丝(喷工作层),即通常所说的底丝和面丝,如果炉管是新管,则只需喷面丝即可,如果是二次以上喷涂,则必须先喷涂打底丝,再喷涂面丝。目前效果最好的打底丝是镍铝合金丝(镍含量95%以上),但因其成本高昂,目前喷涂工程大多采用普通铁基打底丝施工。防磨丝材大体分为实芯丝和粉心丝两种,实芯丝大多是3Cr13、7Cr13之类不锈钢材质,空芯丝中间为空心,以金属或非金属化合物粉末等耐磨材质填充,其大体又分为碳钢外皮和不锈钢外皮丝,目前循环流化床锅炉喷涂项目大都使用这两种丝材,这两种丝材喷涂完工后从表面目测不易分别,但运行一个周期后,前者涂层和水冷壁管颜色差别不大,后者则能很容易的分辨。
         
        超音速电弧喷涂原理、施工设备、施工流程及材料选择
         

          四、确保超音速电弧喷涂工程质量、效率的条件

         
          一次完美的循环流化床锅炉喷涂工程,必须具备下列条件:
         
          1、首先要确保施工作业区通风良好,施工作业中人员视线清晰,施工平台或脚手架安全可靠,设备移动方便。
         
          2、施工前应由专业水平的项目经理对锅炉施工面进行全面的检查。
         
          这一点是保证工程防磨周期的最重要的一点,但大部分施工单位恰恰忽略掉这点,往往都是简单的厂方指定喷涂区域,施工单位最后交出多少喷涂面积了事,从这方面也能判断施工队伍的优劣。在喷涂施工过程中,喷涂火花在管壁上是呈球面在均匀移动,其并不能像电焊一样修补细小的点,如下图这样,这种严重磨损的沟槽式冲刷,如果发现不了和不经过细致的焊补和打磨就直接喷砂、喷涂,则将很快就会发生爆管。可以说锅炉喷涂要达到理想的效果,面积和部位不在于多,而在于精。
         
          3、要保证空压机油、油滤、油分等在正常检修期内,启动空压机,空气压力保持在在0.6-0.8兆帕之间,每次开机要检查储气罐排污口水气中不含油分。
         
          4、喷涂丝材应选用正规厂家的产品,丝材粗细一致,接头顺滑,无开裂(空芯丝材),材料雾化效果好、沉积率高(即所谓“上丝”好),如有条件可现场抽检丝材样品进行检测。
         
          5、喷砂工序必须干净、彻底,尤其是二次以上喷涂,必须保证喷砂面的粗糙度。喷砂材料除按前述条件选择材料之外,喷砂材料还必须保持干燥,单位面积用量足够,按经验一般每喷砂10平方米用砂量≥1吨。
         
          6、喷涂机根据丝材不同选择合适的喷涂电压,喷涂开始前调整送丝机速度,根据火花判断是否达到最好的雾化效果。喷涂枪具有拉伐尔超音速装置(可目测判断较短小的枪头基本不具有超音速功能),从而使熔化的金属粒子均匀细腻的沉积的基体表面。及时更换导电嘴、喷嘴和送丝管。
         
          7、二次以上喷涂施工必须按照先打底层、后工作层顺序进行,禁止只喷底丝(验收时不易分辨)和面丝搭配底丝喷涂施工。涂层上部留有足够的过度区,以免涂层过厚导致上部出现沟槽式磨损。
         
          8、喷涂施工必须根据空气湿度情况,按时对储气罐、分离器、冷干机手动排污阀排水、排污。
         
          9、冷干机制冷效果正常,排污间隔正常。
         
          10、封孔材料或防磨涂料必须按比例充分搅拌,喷涂或涂刷厚度均匀,无漏拉。

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