超音速電弧噴涂原理、施工設備、施工流程及材料選擇

　　超音速電弧噴涂是使用固體和粉芯絲材噴涂致密或細膩的涂層，這種技術的優點與偶很多，要了解超音速電弧噴涂工藝就要先了解超音速電弧噴涂的原理。
 

 

 

　　燃燒于絲材端部的電弧將均勻送進的絲材融化，經拉伐爾噴嘴加速后的超音速氣流將融化的絲材霧化為粒度細小、分布均勻地的粒子，噴向工件形成涂層。超音速電弧噴涂和普通電弧噴涂的區別就在于噴槍，前者噴槍具有拉伐爾裝置，其可將壓縮空氣加速至超音速狀態（實際速度可達380m/s以上），將熔化的金屬粒子以超音速噴射到基體表面，而普通電弧噴涂噴槍則沒有拉伐爾裝置，其射流速度最多只相當于亞音速。表現在涂層質量上，超音速電弧噴涂設備使金屬粒子沉積率更高、霧化效果更好、涂層更均勻細膩（孔隙率≤0.9）、結合強度更高。

 

　　但其缺點是噴槍造價高，導電嘴損耗快，因此，為降耗增效，大多數噴涂施工廠家采用的都是亞音速噴涂設備。從超音速電弧噴涂設備使用情況來看，國內在用超音速設備不超過20%。如下圖：超音速電弧噴涂涂層均勻細膩孔隙率低。

 

 

　　1、啟動空氣壓縮機（容量須達到6立方以上），會持續產生六至八公斤壓縮空氣；

 

　　2、壓縮空氣經儲氣罐（穩定氣壓、冷卻排水作用）；

 

　　3、壓縮空氣經油水分離器過濾掉壓縮氣體中的油分和部分水分；

 

　　4、壓縮空氣經冷凍干燥機，使高溫的壓縮空氣降低溫度、排除剩余水分；

 

　　5、清潔、冷卻的壓縮空氣分兵兩路，一路進入噴砂機，另一路進入噴涂機（嚴格來說，還有一小路氣體通入施工人員保護服，使之保持正壓，防止粉塵進入保護服內）；

 

　　6、施工開始，第一步先進行噴砂除銹施工，目的是去除基體上的氧化層，使基體完全露出金屬光澤并具備一定的粗糙度；

 

　　7、控制啟動噴涂機和送絲機，進行超音速電弧噴涂施工。
 

 

 

 

　　循環流化床鍋爐噴涂施工中最重要的步驟之一就是噴砂除銹工藝，如果這一步做不好，會直接影響噴涂的質量，導致涂層起皮、脫落的原因大多與之相關。

 

　　在GB/T17850.1中，關于噴砂材料的種類有九種之多，但在流化床鍋爐噴砂施工中通常選擇石英砂、金剛砂或銅礦砂等材料進行，由于近幾年國家對礦產資源和環保的控制，應用石英砂情況正逐漸減少，優質的銅礦砂和金剛砂也是很好的選擇。

 

　　根據經驗噴砂材料的選擇一般掌握下列幾點；a、硬度高（莫氏硬度7H以上），b、棱角分明，c、顆粒均勻（一般1-3mm）、d、粉塵少?，F場對a材料硬度的判斷比較困難，有經驗的施工人員用榔頭輕輕敲擊砂粒便能大體判斷材料硬度，再有，噴砂過后如果爐膛砂子都呈粉末狀，則證明砂子硬度不高，如果水冷壁是二次以上噴涂，涂層質量則不能保證。而對于b、c、d的檢驗，目測既能直觀的判斷。

 

 

　　循環流化床鍋爐噴涂的目的就是為了防止床料對管壁的沖刷，這就要求所用的噴涂材料必須要具有優異的防磨性能和高結合強度，因很難在一種材料上兼具上述兩種性能，所以常用噴涂絲材可分為兩種，一種是打底絲（噴打底層），一種是防磨絲（噴工作層），即通常所說的底絲和面絲，如果爐管是新管，則只需噴面絲即可，如果是二次以上噴涂，則必須先噴涂打底絲，再噴涂面絲。目前效果最好的打底絲是鎳鋁合金絲（鎳含量95%以上），但因其成本高昂，目前噴涂工程大多采用普通鐵基打底絲施工。防磨絲材大體分為實芯絲和粉心絲兩種，實芯絲大多是3Cr13、7Cr13之類不銹鋼材質，空芯絲中間為空心，以金屬或非金屬化合物粉末等耐磨材質填充，其大體又分為碳鋼外皮和不銹鋼外皮絲，目前循環流化床鍋爐噴涂項目大都使用這兩種絲材，這兩種絲材噴涂完工后從表面目測不易分別，但運行一個周期后，前者涂層和水冷壁管顏色差別不大，后者則能很容易的分辨。
 

 

 

　　一次完美的循環流化床鍋爐噴涂工程，必須具備下列條件：

 

　　1、首先要確保施工作業區通風良好，施工作業中人員視線清晰，施工平臺或腳手架安全可靠，設備移動方便。

 

　　2、施工前應由專業水平的項目經理對鍋爐施工面進行全面的檢查。

 

　　這一點是保證工程防磨周期的最重要的一點，但大部分施工單位恰恰忽略掉這點，往往都是簡單的廠方指定噴涂區域，施工單位最后交出多少噴涂面積了事，從這方面也能判斷施工隊伍的優劣。在噴涂施工過程中，噴涂火花在管壁上是呈球面在均勻移動，其并不能像電焊一樣修補細小的點，如下圖這樣，這種嚴重磨損的溝槽式沖刷，如果發現不了和不經過細致的焊補和打磨就直接噴砂、噴涂，則將很快就會發生爆管?？梢哉f鍋爐噴涂要達到理想的效果，面積和部位不在于多，而在于精。

 

　　3、要保證空壓機油、油濾、油分等在正常檢修期內，啟動空壓機，空氣壓力保持在在0.6-0.8兆帕之間，每次開機要檢查儲氣罐排污口水氣中不含油分。

 

　　4、噴涂絲材應選用正規廠家的產品，絲材粗細一致，接頭順滑，無開裂（空芯絲材），材料霧化效果好、沉積率高（即所謂“上絲”好），如有條件可現場抽檢絲材樣品進行檢測。

 

　　5、噴砂工序必須干凈、徹底，尤其是二次以上噴涂，必須保證噴砂面的粗糙度。噴砂材料除按前述條件選擇材料之外，噴砂材料還必須保持干燥，單位面積用量足夠，按經驗一般每噴砂10平方米用砂量≥1噸。

 

　　6、噴涂機根據絲材不同選擇合適的噴涂電壓，噴涂開始前調整送絲機速度，根據火花判斷是否達到最好的霧化效果。噴涂槍具有拉伐爾超音速裝置（可目測判斷較短小的槍頭基本不具有超音速功能），從而使熔化的金屬粒子均勻細膩的沉積的基體表面。及時更換導電嘴、噴嘴和送絲管。

 

　　7、二次以上噴涂施工必須按照先打底層、后工作層順序進行，禁止只噴底絲（驗收時不易分辨）和面絲搭配底絲噴涂施工。涂層上部留有足夠的過度區，以免涂層過厚導致上部出現溝槽式磨損。

 

　　8、噴涂施工必須根據空氣濕度情況，按時對儲氣罐、分離器、冷干機手動排污閥排水、排污。

 

　　9、冷干機制冷效果正常，排污間隔正常。

 

　　10、封孔材料或防磨涂料必須按比例充分攪拌，噴涂或涂刷厚度均勻，無漏拉。