CFB循环流化床锅炉水冷壁防磨技术之喷涂工艺

 2020-07-09    104  

现在市场上热喷涂技术厂家比较多,主要是超音速电弧热喷涂技术,针对金属表面作防腐耐磨热喷涂处理。针对CFB循环流化床锅炉水冷壁防磨的各类技术工艺,除了防磨梁、蓝泥、熔敷以及金亿冠导流板防磨,喷涂也曾经是用得非常普及的防磨工艺。

热喷涂工艺方法中应用较广泛的有火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速喷涂技术,它们的工艺特性和适用范围现分述如下:

火焰喷涂是通过火焰喷枪实现的,主要是利用氧-乙炔燃烧产生高温火焰,将喷涂材料熔融,再利用周围压缩空气使熔融材料或微粒喷射黏附于基材表面。该方法比较简单,设备也不复杂,因此在工业上被广泛应用。火焰喷涂包括线材火焰喷涂和粉末火焰喷涂。

水冷壁防磨之火焰喷涂

电弧喷涂是由两根作为喷涂材料而不断被消耗的载流金属丝短路,产生连续电弧而使金属丝端部熔融,用高速冷空气射流使熔化的金属丝端部雾化溅射到基材表面。电弧喷涂所用的两根线状材料涂层材料由送丝轮自动导入,当在两线状材料之间通过大电流时将产生电弧,线状材料在电弧的高温作用下迅速熔化,并由压缩空气作用成小液滴被喷射到基体表面形成涂层。

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等离子喷涂,利用直流电弧放电,把高温加热的氩气、氮气、氦气等气体部分电离成离子束,在电弧放电部位四周强制流过低温气体,产生热收缩效应,使电弧放电部位断面缩小,导致能量密度和电流密度升高,最高温度可达20000℃。等离子喷涂适用于粉状涂层材料,等离子喷枪将电能转化为热能产生高温高速的等离子焰流,其等离子焰流温度可高达50000℃,能熔化所有的喷涂材料。由于等离子喷涂温度高,气氛可控制,可以用来喷涂各类高熔点的金属、氧化物和其他各种材料。最近10年开发的真空等离子喷涂设备,不仅使涂层的品种扩大,质量提高,而且可以进行新材料的合成和材料表面的改性。

水冷壁防磨之等离子喷涂.jpg

爆炸喷涂是利用可燃性气体与氧气混合物(氧气和乙炔气点火燃烧造成气体膨胀而产生爆炸)点火爆炸提供的能量,释放出热能和冲击波,热能使喷涂粉末熔化,冲击波则使熔融粉末以每秒700~800米的速度喷射到工件表面上形成涂层。爆炸喷涂的最大特点是粒子飞行速度高,动能大,可喷涂金属、金属陶瓷及陶瓷材料,但是由于该设备价格高,噪音大,属氧化性气氛等原因,国内外应用还不广泛。

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超音速火焰喷涂,又称作高速氧燃料喷涂(High Velocity Oxygen Fuel-HVOF),它是将气态或液态燃料(氢、丙烷、丙烯)与高压氧气混合后在特定的燃烧室或喷嘴中燃烧,产生的高温、高速的燃烧焰流,使粉末熔化加速,喷射至工件表面形成涂层的一种热喷涂方法。以氧-丙烷或氧-丙烯为燃料,喷射速度为音速的两倍,熔融粉末颗粒的速度可高达每秒400米,约分别为火焰喷涂的4倍和等离子喷涂的2倍。故涂层更为致密,结合强度大,特别适合于喷涂碳化物涂层。超音速火焰喷涂方法因具有很高的粒子撞击速度,使得涂层结合强度、硬度、致密性、耐磨性都得到了改善。

其中一种超音速火焰喷涂预置粉末进行激光熔覆的方法,包括:对待熔覆材料表面进行前处理:清洁,喷砂,烘干;用超音速火焰喷涂设备将多元复合金粉末对材料表面进行喷涂,超音速火焰喷涂设备的喷枪枪口与工件之间距离为1723cm,喷枪移动速度2735m/min,甲烷流量为3545l/min,氧气流量为3545l/min,氮气流量为2434l/min,合金粉末流量为3545g/min;激光照射。可以有利于细化和均匀激光熔覆层组织,又可以达到消除激光熔覆层的裂纹,气孔等缺陷,提高激光熔覆层质量。

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超音速电弧喷涂,采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化,经拉伐尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子,喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合,其结合强度可达60MP以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比,超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂粒子到达工件表面时温度不足100℃工件不会变形,可获得高质量的涂层电弧喷涂是利用两根金属丝之间产生的电弧熔化丝的顶端,两根金属丝的成分可以相同,也可以不相同,经一束或多束气体射流(一般为压缩空气)雾化将已熔化的金属熔滴喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的工艺方法。超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化-雾化-沉积的过程。

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关于热喷涂耐磨涂层封孔剂

由于热喷涂涂层中不可避免的存在孔隙,即使超音速火焰喷涂工艺制备的耐磨涂层也存在0.1%~0.9%的孔隙,因此在较为潮湿的环境下基体很容易产生腐蚀而导致涂层剥落和零件失效。热喷涂耐磨涂层封孔剂用来提高耐磨涂层的抗腐蚀性能和润滑性能。