热喷涂技术在循环流化床锅炉上的应用
发布日期： 2020-02-18 09:07:22 阅读量（353） 作者：由于循环流化床锅炉受热面的磨损问题特别严重，因磨损造成的事故约占锅炉停炉总数的30%以上，磨损已成为循环流化床锅炉稳定运行的最主要问题，造成非计划停炉次数增多，电厂效益大大降低。热喷涂作为一种表面处理技术，可以通过喷涂使普通金属材料具有耐磨、耐腐蚀、耐高温等特殊性能，以达到提高工件性能，延长设备使用寿命的目的，因而在锅炉受热面防磨领域获得了广泛的应用。
同样采用热喷涂耐磨层的方法对循环流化床锅炉受热面进行防磨处理，通过喷涂防磨涂层增加厚度延缓磨损时间来延长锅炉运行周期，是一种技术经济性比较好方法。目前在循环流化床锅炉上主要采用的是电弧喷涂，其中也包括超音速电弧喷涂，电弧喷涂是目前应用范围较广、施工技术较成熟的一种防磨工艺方法。
普通电弧喷涂存在自身的不足，即喷涂粒子速度低，结合强度不高，粒子粒度较粗，涂层孔隙率高等，其涂层质量不及等离子喷涂和超音速火焰喷涂，使得电弧喷涂技术的应用受到一定的限制。近几年，超音速电弧喷涂技术的出现解决了电弧喷涂技术发展中的诸多难题。超音速电弧喷涂技术的基本原理是：依据空气动力学原理，采用拉戈尔喷管技术，优化喷枪设计，使气流速度超过340m/s，从而使喷涂粒子的速度超过或接近音速，提高了金属粒子的雾化效果;在喷枪的冷却上成功地采用气冷方式，不仅解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，而且提高了气流的能量，并有利于提高粒子的速度，达到改善喷涂涂层质量的目的。
1.热喷涂设备
如图1所示，为等离子喷涂的设备配置图，虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异，但依据热喷涂技术的原理，其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。
2.热喷涂工艺过程
热喷工艺过程：工件表面预处理一工件预热一喷涂一涂层后处理。
(1)工件表面预处理
图1 等离子喷涂设备配置图
工件表面预处理的目的是，使涂层与基体材料很好地结合。由于基材表面必须清洁及粗糙，而且净化和粗化表面的方法有很多。
工件表面净化处理的目的是除去工件表面的所有污垢，如氧化皮、油渍、油漆及其他污物，关键是除去工件表面和渗入其中的油脂。粗化处理的目的是增加涂层与基材间的接触面，增大涂层与基材的机械咬合力，使净化处理过的表面更加活化，以提高涂层与基材的结合强度。同时基材表面粗化还改变涂层中的残余应力分布，对提高涂层的结合强度也是有利的。
净化处理的方法有，溶剂清洗法、蒸汽清洗法、碱洗法及加热脱脂法等。
粗化处理的方法有喷砂、机械加工法(如车螺纹、滚花)、电拉毛等。其中喷砂处理是最常用的粗化处理方法，常用的喷砂介质有氧化铝、碳化硅和冷硬铸铁等。
(2)工件预热
工件预热的目的是为了消除工件表面的水分和湿气，提高喷涂粒子与工件接触时的界面温度，以提高涂层与基体的结合强度;减少因基材与涂层材料的热膨胀差异造成的应力而导致的涂层开裂。一般情况下预热温度控制在60〜120℃之间，预热温度取决于工件的大小、形状和材质，以及基材和涂层材料的热膨胀系数等因素。
(3)喷涂
喷涂方法的选择主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。喷涂方法的选择一般来说是多样的，但对某种应用来说总有一种方法是最好。预处理好的工件要在尽可能短的时间内进行喷涂，喷涂参数要根据涂层材料、喷枪性能和工件的具体情况而定，优化的喷涂条件可以提高喷涂效率、并获得致密度高、结合强度高的高质量涂层。例如：陶瓷涂层，则最好选用等离子喷涂;碳化物金属陶瓷涂层，则最好采用高速火焰喷涂;喷涂塑料，则只能采用火焰喷涂;若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话，那就非灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。
(4)涂层后处理
经过喷涂所得到涂层有时不能直接使用，必须进行一系列的后处理：①防腐蚀的涂层。为了防止腐蚀介质透过涂层的孔隙到达基材引起基材的腐蚀，必须对涂层进行封孔处理。用作封孔剂的材料很多，有石腊、环氧树脂、硅树脂等有机材料及氧化物等无机材料，如何选择合适的封孔剂，要根据工件的工作介质、环境、温度及成本等多种因素进行考虑。②耐磨损的涂层。对于承受高应力载荷或冲击磨损的工件，为了提高涂层的结合强度，要对喷涂层进行重熔处理(如火焰重熔、感应重熔、激光重熔以及热等静压等)，使多孔的且与基体仅以机械结合的涂层变为与基材呈冶金结合的致密涂层。③对尺寸精度有要求的涂层。要对涂层进行机械加工，由于喷涂涂层具有与一般的金属及陶瓷材料不同的特点，如涂层有微孔，不利于散热;涂层本身的强度较低，不能承受很大的切削力;涂层中有很多硬的质点，对刀具的磨损很快等，因而形成了喷涂涂层不同于一般材料的难于加工的特点。所以必须选用合理的加工方法和相应的工艺参数才能保证喷涂层机械加工的顺利进行和保证达到所要求的尺寸精度。
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