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    熱點關鍵詞

    防磨噴涂

      一、超音速電弧噴涂的原理
    電弧噴涂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,并以超音速噴向工作件形成一種結合強度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂層的熱噴涂方法。其工作原理與普通電弧噴涂(亞音速霧化)一樣,超音速電弧噴涂是一個不斷連續進行的熔化-霧化-沉積的過程。但在霧化方式上,超音速電弧噴涂與普通電弧噴涂有根本的區別,即超音速電弧噴涂是采用超音速霧化。其優點是:霧化效果好,霧化后的粒子細小均勻,速度高,有利于獲得高質量的涂層。超音速電弧噴涂采用拉伐爾噴嘴,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。粒子速度對涂層的性能有很大的影響。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。有利于粒子與基體、粒子與粒子之間的結合,從而提高涂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,有利于粒子的結合,從而提高涂層的內聚強度,降低涂層的孔隙率。粒子速度越高,越有利于獲得高質量的涂層。隨著熱噴涂設備的更新換代,粒子速度在不斷提高,涂層的質量也不斷得到改善。
      超音速霧化減小了粒子的粒度,降低了涂層的粗糙度。粗糙度是涂層的一項重要性能指標,它取決于霧化后粒子的粒度。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,大大降低了涂層的粗糙度。同時,粒子粒度的減小,也降低了粒子扁平化過程中的飛濺,有利于降低涂層的孔隙率。
      超音速霧化是超音速電弧噴涂的出發點,是其與普通電弧噴涂的根本區別。
      超音速電弧噴涂設備包括電源、噴槍、送絲機構及其附件,關鍵設備是超音速電弧噴槍。我公司采用進口噴嘴,并且噴涂電流穩定,能在保證絲材霧化效果、涂層質量的前提下,一天的噴涂面積達到20m2。
      電弧噴涂時,弧區的溫度高達5000-6000℃,用氣冷的方式對噴嘴進行冷卻。
      二、超音速電弧噴涂的技術優點
      超音速電弧噴涂與普通火焰噴涂相比,有以下技術優點:
      1、熱效率高?;鹧鎳娡慨a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%。而電弧噴涂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。電弧噴涂的生產效率高,表現在單位時間內噴涂的金屬絲材多。一般情況下,其生產效率是火焰噴涂的8倍以上。
      3、操作簡單,安全可靠。電弧噴涂設備沒有復雜的操縱機構,只要把工作電流、電壓根據噴涂材料的不同選在規定范圍內,均可保證噴涂質量?,F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、涂層結合強度高。電弧噴涂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,是火焰噴涂涂層強度的2.5倍。而超音速電弧噴涂涂層的結合強度可達60MPa,與等離子的質量接近。
      5、涂層孔隙率低。涂層表面的孔隙率普遍低于1%,提高了涂層的耐磨耐蝕性能。
    由于超音速電弧噴涂具有獨特的優點,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。
    超音電弧噴涂的研制和應有成功,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,成功研制出超音速電弧噴槍,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涂粒子速度,其中鋁離子最大速度為385.7m/s。
      2、設計的超音速電弧噴涂電源,起弧可靠,還有拉伐爾噴嘴對氣流的加速作用,拉長了電弧并能保持電弧穩定,有效提高了絲材粒子的霧化效果和涂層的致密度、結合強度。
      3、噴槍采用氣冷式,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,致使粒子的速度和涂層質量都得到提高。
      4、該技術具有較高的實用價值和推廣價值。超音速電弧噴涂技術在當前電弧噴涂領域處于國際領先水平。
      三、超音速電弧噴涂在熱電廠中的應用
      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、泄漏,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,采用電弧噴涂技術,例如美國、德國、前蘇聯、日本等國,在鍋爐四管上,噴涂不同的合金材料,對減緩鍋爐管子的磨損腐蝕,延長使用周期,是很有效果的。在國內超音速電弧噴涂技術也得到廣泛應用,如我公司先后為國內幾十家電廠對鍋爐四管、外置式換熱器、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涂,都取得了明顯效果。
      四)、噴涂工藝、涂層材料特性
      1、噴涂工藝
    噴涂工藝主要包括兩部分:表面預處理和噴涂。先采用石英砂進行預處理,以除去管件表面的氧化物,使待噴涂的表面變得光潔,提高涂層的結合強度。涂層厚度厚度一般為0.3-0.5mm,噴涂距離為150-200mm,噴涂角度90°。
      2、涂層材料及其特性
      涂層材料種類
      a、鎳鋁合金      規格 Ф3.0mm Ф2.0mm
      b、鎳鉻鉬錳防磨合金    規格 Ф3.0mm Ф2.0mm
      c、高鉻鎳釩錳基防磨合金  規格 Ф3.0mm Ф2.0mm Ф1.6mm
      材料特性
      ▲ 在所有金屬噴涂材料中具有最低摩擦系數 0.08—0.12
      ▲涂層具有超級結合強度  >50Mpa
      ▲ 高耐磨性能  使用壽命1—3年
      ▲ 耐高溫  在950℃的高溫下仍具有高強度的耐磨防腐性
      ▲ 高硬度  HV∽380(加載100kg)
      ▲ 熱傳導性能極佳
      ▲ 熱膨脹系數極小  6.8×10-5/℃

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