超音速电弧喷涂原理、施工设备、施工流程及材料选择

　　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。
 

 

 

　　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。

 

 

　　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。
 

 

 

 

　　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。

 

 

　　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。
 

 

 

　　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。