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                                超音速電弧噴涂原理、施工設備、施工流程及材料選擇

                                發布時間:2019-05-05 20:11  信息來源:雷锘特新材料(蘇州)有限公司

                                  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。
                                 
                                超音速電弧噴涂原理、施工設備、施工流程及材料選擇
                                 

                                  一、超音速電弧噴涂原理

                                 
                                  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。
                                 

                                  二、超音速電弧噴涂施工設備、施工流程

                                 
                                  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。
                                 
                                超音速電弧噴涂原理、施工設備、施工流程及材料選擇
                                 

                                  三、材料選擇

                                 

                                  1、噴砂材料:

                                 
                                  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。
                                 

                                  2、噴涂絲材:

                                 
                                  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。
                                 
                                超音速電弧噴涂原理、施工設備、施工流程及材料選擇
                                 

                                  四、確保超音速電弧噴涂工程質量、效率的條件

                                 
                                  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。
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