防磨防腐新材料超音速電弧噴塗技術
一、超音速電弧噴塗的原理
電弧噴塗原理是利用兩根連續送進的金屬絲作為自耗電極，在其端部產生電弧作為熱源，用壓縮空氣將熔化了的絲材霧化，並以超音速噴向工作件形成一種結合強度高、孔隙率低、表面粗糙度低的塗層的熱噴塗方法。其工作原理與普通電弧噴塗（亞音速霧化）一樣，超音速電弧噴塗是乙個不斷連續進行的熔化－霧化－沉積的過程。但在霧化方式上，超音速電弧噴塗與普通電弧噴塗有根本的區別，即超音速電弧噴塗是採用超音速霧化。
其優點是：霧化效果好，霧化後的粒子細小均勻，速度高，有利於獲得高質量的塗層。超音速電弧噴塗採用拉伐爾噴嘴，將氣流的速度從亞音速提高到超音速，加強了氣流對粒子的加速效果，從而提高了粒子速度。
粒子速度對塗層的效能有很大的影響。粒子速度高，粒子沉積時對基體的撞擊作用就強，粒子變形就充分。有利於粒子與基體、粒子與粒子之間的結合，從而提高塗層的結合強度和內聚強度；粒子速度高，粒子沉積前在空氣中的飛行時間短，飛行中產生的氧化物就少，有利於粒子的結合，從而提高塗層的內聚強度，降低塗層的孔隙率。
粒子速度越高，越有利於獲得高質量的塗層。隨著熱噴塗裝置的更新換代，粒子速度在不斷提高，塗層的質量也不斷得到改善。
超音速霧化減小了粒子的粒度，降低了塗層的粗糙度。粗糙度是塗層的一項重要效能指標，它取決於霧化後粒子的粒度。超音速霧化加強了氣流對絲材端部熔化金屬間的作用，霧化的粒子細小均勻，大大降低了塗層的粗糙度。
同時，粒子粒度的減小，也降低了粒子扁平化過程中的飛濺，有利於降低塗層的孔隙率。
超音速霧化是超音速電弧噴塗的出發點，是其與普通電弧噴塗的根本區別。
超音速電弧噴塗裝置包括電源、噴槍、送絲機構及其附件，關鍵裝置是超音速電弧噴槍。我公司採用進口噴嘴，並且噴塗電流穩定，能在保證絲材霧化效果、塗層質量的前提下，一天的噴塗面積達到20m2。
電弧噴塗時，弧區的溫度高達5000－6000℃，用氣冷的方式對噴嘴進行冷卻。
二、超音速電弧噴塗的技術優點
超音速電弧噴塗與普通火焰噴塗相比，有以下技術優點：
1、熱效率高。火焰噴塗產生的大部分熱量散失到大氣和冷卻系統中了，熱能的利用率僅為8－15%。而電弧噴塗是直接用電能轉化為熱能來熔化絲材，熱能利用率高達70－80%。
2、生產效率高。電弧噴塗的生產效率高，表現在單位時間內噴塗的金屬絲材多。一般情況下，其生產效率是火焰噴塗的8倍以上。
3、操作簡單，安全可靠。電弧噴塗裝置沒有複雜的操縱機構，只要把工作電流、電壓根據噴塗材料的不同選在規定範圍內，均可保證噴塗質量。現場僅使用電能和壓縮空氣，不用氧氣和乙炔等易燃氣體，安全可靠。
4、塗層結合強度高。電弧噴塗可在不提高工作溫度，不使用貴重金屬的條件下獲得較高的結合強度，一般可達20mpa,是火焰噴塗塗層強度的2.5倍。
而超音速電弧噴塗塗層的結合強度可達60mpa，與等離子的質量接近。
5、塗層孔隙率低。塗層表面的孔隙率普遍低於1%，提高了塗層的耐磨耐蝕性能。
由於超音速電弧噴塗具有獨特的優點，因此在材料防腐、耐磨，修舊利廢以及電力生產領域得到廣泛的應用，產生了很大的經濟效益和社會效益。
超音速電弧噴塗的研製和應有成功，說明該技術具有高度的先進性和科學性。具體表現如下：
1、應用空氣動力學原理和計算機設計以及拉伐爾噴嘴等手段，成功研製出超音速電弧噴槍，大幅度提高粒子速度，測得的粒子速度超過了當前國內外電弧噴塗粒子速度，其中鋁離子最大速度為385.7m/s。
2、設計的超音速電弧噴塗電源，起弧可靠，還有拉伐爾噴嘴對氣流的加速作用，拉長了電弧並能保持電弧穩定，有效提高了絲材粒子的霧化效果和塗層的致密度、結合強度。
3、噴槍採用氣冷式，解決了金屬粒子與噴嘴內壁的粘接難題，提高了氣流的質量，致使粒子的速度和塗層質量都得到提高。
4、該技術具有較高的實用價值和推廣價值。超音速電弧噴塗技術在當前電弧噴塗領域處於國際領先水平。
三、超音速電弧噴塗在熱電廠中的應用
在我國，「鍋爐四管」的磨損腐蝕一直是困擾cfb鍋爐電站的瓶頸問題。由此引起的鍋爐爆管、洩漏，腐蝕，停爐檢修等造成的經濟損失和社會影響是十分巨大的。
鍋爐四管因長期處在硫化腐蝕、高溫氧化和粒子沖刷的環境中，工作環境十分惡劣。為解決磨損腐蝕失效問題，在國外，採用電弧噴塗技術，例如美國、德國、前蘇聯、日本等國，在鍋爐四管上，噴塗不同的合金材料，對減緩鍋爐管子的磨損腐蝕，延長使用週期，是很有效果的。在國內超音速電弧噴塗技術也得到廣泛應用，如我公司先後為國內幾十家電廠對鍋爐四管、外接式換熱器、爐膛埋管受熱面、冷渣器中的熱交換器、水（汽）冷式旋風分離器膜式壁、爐膛水冷壁衛燃帶及其爐頂出口四周易磨損部位進行了噴塗，都取得了明顯效果。
四）、噴塗工藝、塗層材料特性
1、噴塗工藝
噴塗工藝主要包括兩部分：表面預處理和噴塗。先採用石英砂進行預處理，以除去管件表面的氧化物，使待噴塗的表面變得光潔，提高塗層的結合強度。
塗層厚度厚度一般為0.3－0.5mm，噴塗距離為150－200mm，噴塗角度90°。
2、塗層材料及其特性
塗層材料種類a、鎳鋁合金
b、鎳鉻鉬錳防磨合金c、高鉻鎳釩錳基防磨合金
規格ф3.0mmф2.0mm規格規格
ф3.0mmф2.0mm
ф3.0mmф2.0mmф1.6mm
材料特性
▲在所有金屬噴塗材料中具有最低摩擦係數▲塗層具有超級結合強度▲高耐磨效能▲耐高溫▲高硬度
>50mpa
0.08—0.12
使用壽命1—3年
在950℃的高溫下仍具有高強度的耐磨防腐性hv∽380（載入100ｋｇ）
▲熱傳導效能極佳▲熱膨脹係數極小
6.8×10-5/℃
超音速電弧噴塗施工方案
迴圈流化床鍋爐受熱面 一 施工條件 為了作好施工準備工作，其施工需要具備以下條件 1 電源 380v 20kw 三相交流電 2 氣源 氣壓 5kgf 流量 5m3 min 3 平台 長4m 最少3m 寬2m 最少1.5m 4 噴塗工件的位置離主機放置位置的距離不超過15m 5 搭設好施工部位所需的腳...
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