電弧噴涂技術方案

1、水冷壁防磨噴涂技術方案1噴涂材料及主要技術指標：水冷壁防磨噴涂采用打底材料和耐磨合金材料分別為CL-302 和CP-302A，再用高溫耐磨CCS專用封孔劑進行封孔。1、CP-302A涂層主要技術指標：結(jié)合強度：70Mpa 硬度：HRC55（5001000HV0.1） 內(nèi)聚強度：260Mpa 噴涂距離：200-300mm噴涂粒子速度：400m/s 孔隙率： 1% 使用溫度：1500 導熱系數(shù)：60W/M*K抗沖蝕性：1.09104cm3/h (900400、1000g200目Al2O3、600s) 抗高溫氧化性：1.6310-4 mg/(mm2.h) (800、100h)熱膨脹系數(shù)：1210-6

2、 -1（0800） 耐介質(zhì)性（H2SO4、HCl、NaOH、NaCl）:優(yōu)噴涂工件溫度：100涂層總厚度：0.50.6mm 使用壽命：4年噴涂工作層絲材CP-302A化學成分序號噴涂種類噴涂材料牌號成分含量1超音速電弧噴涂CP-302ACr：15-20%；B：10-18；Ni：3-8%；稀土少量，F(xiàn)e余量噴涂打底絲材CL-302化學成分序號噴涂種類噴涂材料牌號成分含量1超音速電弧噴涂CL-302AL：4-6%；Ti：0.3-1.0；Ni余量3、所用材料主要性能介紹：1）、打底材料CL-302:本公司采取增加結(jié)合強度的方法是用本公司自行生產(chǎn)的CL-302作為打底材料，該材料的特點是： a、CL-

3、302為放熱性材料，噴涂時其到達管子表面時仍為熔融狀態(tài)（因打底層僅噴0.1mm，所以不會造成明顯溫升），這可保證其與管子之間的微冶金結(jié)合和機械咬合，結(jié)合強度可達70Mpa； b、CL-302具很高的抗高溫氧化腐蝕能力，所以在使用時不會因結(jié)合面氧化腐蝕而造成涂層脫落。2）、CP-302A：本公司研發(fā)生產(chǎn)的CP-302A粉芯材料由Cr、B、Si、Ni、Mn、Ti組成，該材料是專門設計用于鍋爐管道的防磨涂層材料，具有優(yōu)異的抗高溫沖蝕磨損性能，與爐管材料的匹配性好，膨脹系數(shù)相近，結(jié)合力大，硬度高，可以起到非常突出的防護效果，經(jīng)多臺鍋爐使用效果顯著。圖（1）為CP-302A涂層截面金相組織照片，圖（2）

4、為CP-302A絲材，圖（3）為水冷壁管經(jīng)過噴砂處理后的表面形貌，圖（4）為水冷壁管表面噴涂CP-302A后的形貌，圖（5）為水冷壁管表面涂層經(jīng)過一個周期使用后的表面形貌，圖（6）為涂層與基體的結(jié)合面金相照片。 （1）CP-302A，515m/s，截面，200 （2）CP-302A產(chǎn)品圖片 （3）水冷壁管噴砂后表面形貌 （4）水冷壁管噴涂CP-302A后形貌 （5）水冷壁涂層經(jīng)過一個周期使用后的形貌 （6）涂層與基體結(jié)合面形貌，2003）、CCS封孔劑：高溫耐磨抗蝕專用封孔劑是本公司研究發(fā)明的，已經(jīng)過十多年幾百臺鍋爐的應用，性能穩(wěn)定，效果良好。在常溫下經(jīng)過12小時即可固化，經(jīng)過2448小時養(yǎng)護

5、可投入使用。它具有耐磨性好、耐腐蝕能力強等特點，與噴涂層有良好的結(jié)合性能和抗熱震穩(wěn)定性能，絕對不會發(fā)生脫落現(xiàn)象。能有效滲透并浸潤涂層孔隙，隨著爐溫的升高逐漸形成陶瓷化效果，使涂層更致密，能有效阻止介質(zhì)中透過微小的涂層孔隙進入涂層內(nèi)部，從而獲得優(yōu)良的封閉效果。2施工工藝1 、待噴涂表面預處理對待噴涂表面預處理可分兩步進行。首先，用1416目剛玉砂對表面進行噴砂清理，去除表面的浮灰、硬灰、銹層，特別是小凹坑中的粘附物，直至完全露出金屬光澤，要求達到GB8923-88涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級規(guī)定的Sa3.0級，噴砂壓力為0.6-0.8MPa；然后,對經(jīng)除銹的表面再次噴砂使表面粗糙化，以提高結(jié)

6、合強度，表面粗糙度達到GB11373-89熱噴涂金屬表面預處理通則規(guī)定的Rz80120微米，要求粗糙小坑分布均勻，密度不能過大。粗糙化處理同時能使表面產(chǎn)生一定的殘余壓應力，這對提高工件疲勞強度有利。粗糙化噴砂壓力0.50.7MPa。噴砂處理用的壓縮空氣源必須是無水無油的，表面預處理后應當是潔凈的。噴砂后表面的活度最大，一般應在4小時內(nèi)噴涂，否則表面很容易再次污染、銹蝕。（特別提醒：若有老涂層做表面處理時應關注處理后的水冷壁管管壁壁厚，如處理后關閉厚度少于2/3應更換壁管，再做防磨噴涂，以免防止爆管造成不必要的損失。）2、噴涂工藝參數(shù)2.1超音速電弧噴涂第一層：噴涂打底層，CL-302，中速一遍

7、，厚度約0.05-0.1mm，電弧電壓3637V，氣壓0.50.7MPa，噴涂顆粒宜稍粗，使結(jié)合面產(chǎn)生微冶金結(jié)合，提高結(jié)合力。第二層：工作層，CP-302A,電弧電壓29-31V，噴涂電流由走絲速度決定，走絲越快電流越大，一般180-220A，氣壓0.6-0.9MPa，噴涂顆粒極細小，致密耐磨耐腐蝕層，厚度約為0.4-0.5mm。第三層：封閉層，CCS層，勻速二遍，起封孔保護作用，厚度約為0.1-0.15mm。3、注意事項1）噴涂過程中，噴槍與工件表面的距離（噴涂距離）保持在300-400mm，以使噴涂效果最佳。2）噴涂移動速度也是影響噴涂效果的關鍵，噴涂時噴涂移動速度保持在1m/min左右，

8、以保證涂層的均勻，并控制噴涂溫升100以下。4、 噴砂設備與技術說明本項工程擬采用氣動控制的噴砂設備進行噴砂處理，由5年以上操作經(jīng)驗的高級噴砂技工進行噴砂作業(yè)。噴砂機如圖（8）所示。5.1噴砂作用：凈化（活化）表面：去除被噴表面的各種污染物，特別是油脂、污垢、氧化皮、銹層等，表面顯示均勻的金屬光澤，以利于打底材料與基體活性表面的粘附結(jié)合（機械咬合與冶金微擴散）。工作面清潔度達到Sa3級。粗化表面：熱噴涂涂層與基體的結(jié)合以機械結(jié)合為主，這就要求基體前處理不僅要除油除銹，還要粗化表面，使表面具有一定的粗糙度。表面粗糙度達到GB10311995表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值中規(guī)定的Rz60120um。5.2

9、活化目的：噴砂可提高工件表面活性，有利于增加噴涂粒子（Splat）與基體表面的吸附力，提高噴涂顆粒與基體的冶金結(jié)合力。噴砂可除去工件表面的有機污雜物和氧化層，增大金屬表層晶粒的塑性變形和增加晶格缺陷，使表面處于容易發(fā)生化學反應的狀態(tài)，有助于促進噴涂顆粒與金屬表面之間的物理化學結(jié)合。所以噴砂后，應盡快進行噴涂，時間越短表面活化效果越好，涂層的結(jié)合質(zhì)量就越高。工件表面經(jīng)過砂粒的反復沖擊后形成一定的殘余壓應力，這對提高工件整體的疲勞強度有利；同時也對消除噴涂過程中形成的殘余熱應力有益。5.3粗化目的：增大噴涂層材料與基體的接觸面積，提高結(jié)合面的粘合吸附力。增加涂層材料與基體表面的填塞嵌合和釘扎咬合作

10、用，以加強涂層與基體的附著力。3超音速電弧噴涂設備與技術說明本項工程采用CAS-500超音速電弧噴涂設備進行超音速噴涂處理，由5年以上操作經(jīng)驗的高級噴涂技工進行噴涂作業(yè)。3.1設備簡介CAS-500型超音速電弧噴涂設備是一種以各種實心線材和特殊粉芯線材為原材料，廣泛應用于各種表面的抗腐蝕和耐磨損處理的電弧噴涂系統(tǒng)。先進的控制系統(tǒng)和現(xiàn)場惡劣條件的高適應性使得CAS-500超音速電弧噴涂設備更具有優(yōu)勢，性能穩(wěn)定可靠、連續(xù)工作能力強是CAS-500的又一大特點，為獲得高性能涂層提供了強有力的保障。這個電弧噴涂系統(tǒng)符合CE-standard標準，并且包括以下模塊：主機電源、可遙控送絲機構(gòu)、超音速電弧噴

11、槍、送絲控制系統(tǒng)和氣源控制系統(tǒng)。CAS-500超音速電弧噴涂設備如圖（9）所示。（8）氣動控制的噴砂設備 （9）CAS-500超音速電弧噴涂設備3.2技術簡介超音速電弧噴涂技術是我司通過消化吸收國外先進設備與自主研發(fā)相結(jié)合的金屬熱噴涂新技術。該噴涂技術采用穩(wěn)定送絲機構(gòu)不斷利用高溫電弧熔化絲材端部，并經(jīng)拉伐爾噴嘴加形成超音速氣流，再將熔化的絲材霧化成高速霧化熔滴流（Droplet）噴向工件表面形成涂層。熔滴粒子流與基材主要以機械、物理和冶金等方式結(jié)合，其結(jié)合強度可達70MPa以上。與普通電弧噴涂和火焰噴涂相比，超音速電弧噴涂具有更高的粒子飛行速度、更大的結(jié)合強度、更低的孔隙率、涂層均勻性高、致密

12、性好，可獲得高質(zhì)量的涂層。且能做到噴涂粒子到達工作表面時工件溫升不超過100，所以工件不會變形。4施工技術規(guī)范4.1超音速電弧噴涂4.1.1施工準備：4.1.1.1檢查腳手架是否搭好，是否牢固。4.1.1.2清除管壁表面上灰塵，雜物等。4.1.1.3對管壁需實施噴涂的部位進行全面的質(zhì)量檢查，包括管壁厚度、焊縫、澆筑料等，對于CFB鍋爐要特別注意檢查焊縫是否達到平整度要求。4.1.1.4利用現(xiàn)場已有條件進行設備就位，電汽接線，氣管連接及磨料清理帆布鋪設工作。4.1.2表面預處理：表面預處理按照GB11373-89熱噴涂金屬件表面預處理通則進行，其處理的好壞直接影響噴涂層的結(jié)合強度。4.1.2.1

13、噴砂前，對非噴涂表面采用遮蔽帶、擋板等物件進行遮蔽保護。并在防護層邊緣預留過渡區(qū)200mm，以保證光滑過渡。4.1.2.2噴砂材料的選擇及使用：選用14-16目剛玉砂對工件表面進行粗噴，使其表面清潔度達到Sa3.0級，然后再進行針對性的糙化處理，表面粗糙度達Rz60-120um。噴砂區(qū)域設圍護及其它回收措施，確保不污染周圍環(huán)境，經(jīng)質(zhì)量工程師確認后方可進行噴吵。對達不到預處理要求的部位需進行重新噴砂，在進行重新噴吵時要注意對合格部位的保護。4.1.2.3壓縮空氣：噴砂和噴涂所用的壓縮空氣必須清潔、干燥且溫度較低，以免污染待噴涂的工件表面。壓縮空氣可由6立方米以上螺桿式空壓機提供或由建設單位供給，

14、壓力范圍0.6-0.8MPa，氣體流量達到6 m3/min以上。4.1.2.4噴砂裝置：采用壓力式氣動噴砂設備4.1.2.5操作參數(shù)：噴砂距離200-300mm；噴砂角度與基體45-90。4.1.2.5噴砂時，由于水冷壁管是弧面，故噴槍沿管子軸向管壁行走，噴槍可稍微傾斜于管壁軸線。噴砂后管壁表面應干燥，無灰塵、無油污、無氧化皮、無銹斑及其它雜物，呈現(xiàn)均勻的灰白色金屬外觀。4.1.3噴涂：4.1.3.1噴涂前，應對非噴涂工件表面采用擋板等進行覆蓋保護。4.1.3.2絲材選用：2.0mm，CL-302、CP-302A合金絲材。4.1.3.3噴涂設備選用：選用CAS-500型超音速電弧噴涂設備及配套

15、送絲裝置。其霧化氣流速度大于500m/s，粒子速度達到400m/s以上，涂層孔隙率可控制在0.5%以內(nèi)。同時涂層與基體的結(jié)合強度70MPa。4.1.3.4噴涂工藝參數(shù)：1）粒子噴涂速度400m/s2）電弧電壓：28-34V：電弧電流：160-200A4）噴涂距離：200-300mm；噴涂角度：45-755）涂層總厚度：0.5-0.6mm4.1.3.5噴涂方式：采用“井”字型噴涂方式，分層、分區(qū)作業(yè)，局部區(qū)域達到工藝設計厚度后再移換到其他區(qū)域，確保噴涂層的厚度均勻，防止出現(xiàn)漏噴現(xiàn)象。4.1.3.6操作注意事項：1）分塊作業(yè)，局部區(qū)域噴涂達到設計厚度后再移換到其他區(qū)域，搭接部位設置辯認標志。工件噴

16、涂溫升100。2）在涂層邊緣200-400mm過渡區(qū)域，噴涂層厚度從噴涂區(qū)至非噴涂區(qū)采用從設計規(guī)定厚度逐漸減薄，特別對于CFB鍋爐要求達到“0”過渡。3）送絲機構(gòu)設專人監(jiān)護，以保證順利送絲，防止絲材“打結(jié)“，同時保證兩絲間絕對絕緣，以免造成短路。4）噴涂前應在試板上試噴，以便調(diào)節(jié)電壓、電流、送絲速度、壓縮空氣流量，檢查氣路的活接頭及軟管接頭，不得有漏氣現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)電弧不穩(wěn)、送絲不穩(wěn)、嚴重漏氣等現(xiàn)場應及時檢查、修理。調(diào)節(jié)電壓時應斷開主回路，以免損傷主變壓器。5）噴涂過程中若發(fā)現(xiàn)送絲不穩(wěn)、熔絲爆斷、電弧斷續(xù)等現(xiàn)象，應先檢查導電嘴狀況，再檢查導絲管安裝是否牢固，若有松動應及時擰緊。噴涂過程中燒損的導電嘴應及時更換，加工精度超標的導電嘴禁止使用。4.1.4涂層封孔：噴涂結(jié)束后4-8小時內(nèi)，進行高溫抗蝕耐磨專用封孔劑CCS噴涂封孔，封閉毛細孔隙，與金屬涂層一起形成復合涂層，厚度0.1-0.15mm左右。注意搭接區(qū)域的封閉，也應平緩過渡，過渡區(qū)域100-200 mm。5、 質(zhì)量要求與承諾5.1、涂層質(zhì)量要求：涂層總厚度：0.60.9mm。厚度采用掛片方式檢測，每層掛兩個點。5.2、噴