电弧喷涂技术方案

水冷壁防磨喷涂技术方案
1喷涂材料及主要技术指标：
水冷壁防磨喷涂采用打底材料和耐磨合金材料分别为CL-302 和CP-302A，再用高温耐磨CCS专用封孔剂进行封孔。

1、CP-302A涂层主要技术指标：
结合强度：70Mpa 硬度：≥HRC55〔500～1000HV0.1〕
内聚强度：≥260Mpa 喷涂距离：200-300mm
喷涂粒子速度：≥400m/s 孔隙率：≤1%
使用温度：1500℃导热系数：60W/M*K
×10‾4cm3/h (900～400℃、1000g200目Al2O3、600s)
×10-4 mg/(mm2.h) (800℃、100h)
热膨胀系数：12×10-6 ℃-1〔0～800℃〕
耐介质性〔H2SO4、HCl、NaOH、NaCl〕:优
喷涂工件温度：≤100℃
涂层总厚度：0.5～0.6mm 使用寿命：≥4年
喷涂工作层丝材CP-302A化学成分
喷涂打底丝材CL-302化学成分
3、所用材料主要性能介绍：
1〕、打底材料CL-302:
本公司采取增加结合强度的方法是用本公司自行生产的CL-302作为打底材料，该材料的特点是：a、CL-302为放热性材料，喷涂时其到达管子外表时仍为熔融状态〔因打底层仅喷，所以不会造成明显温升〕，这可保证其与管子之间的微冶金结合和机械咬合，结合强度可达70Mpa；b、CL-302具
很高的抗高温氧化腐蚀能力，所以在使用时不会因结合面氧化腐蚀而造成涂层脱落。

2〕、CP-302A：本公司研发生产的CP-302A粉芯材料由Cr、B、Si、Ni、Mn、Ti组成，该材料是专门设计用于锅炉管道的防磨涂层材料，具有优异的抗高温冲蚀磨损性能，与炉管材料的匹配性好，膨胀系数相近，结合力大，硬度高，可以起到非常突出的防护效果，经多台锅炉使用效果显著。

图〔1〕为CP-302A涂层截面金相组织照片，图〔2〕为CP-302A丝材，图〔3〕为水冷壁管经过喷砂处理后的外表形貌，图〔4〕为水冷壁管外表喷涂CP-302A后的形貌，图〔5〕为水冷壁管外表涂层经过一个周期使用后的外表形貌，图〔6〕为涂层与基体的结合面金相照片。

〔1〕CP-302A，515m/s，截面，×200 〔2〕CP-302A产品图片
〔3〕水冷壁管喷砂后外表形貌〔4〕水冷壁管喷涂CP-302A后形貌
〔5〕水冷壁涂层经过一个周期使用后的形貌〔6〕涂层与基体结合面形貌，×200
3〕、CCS封孔剂：高温耐磨抗蚀专用封孔剂是本公司研究创造的，已经过十多年几百台锅炉的应用，性能稳定，效果良好。

在常温下经过12小时即可固化，经过24～48小时养护可投入使用。

它具有耐磨性好、耐腐蚀能力强等特点，与喷涂层有良好的结合性能和抗热震稳定性能，绝对不会发生脱落现象。

能有效渗透并浸润涂层孔隙，随着炉温的升高逐渐形成陶瓷化效果，使涂层更致密，能有效阻止介质中透过微小的涂层孔隙进入涂层内部，从而获得优良的封闭效果。

2施工工艺
1 、待喷涂外表预处理
对待喷涂外表预处理可分两步进行。

首先，用14~16目刚玉砂对外表进行喷砂清理，去除外表的浮灰、硬灰、锈层，特别是小凹坑中的粘附物，直至完全露出金属光泽，要求到达GB8923-88?涂装前钢材外表锈蚀等级和除锈等级?规定的Sa3.0级，喷砂压力为0.6-；然后,对经除锈的外表再次喷砂使外表粗糙化，以提
高结合强度，外表粗糙度到达GB11373-89?热喷涂金属外表预处理通那么?规定的Rz80～120微米，要求粗糙小坑分布均匀，密度不能过大。

粗糙化处理同时能使外表产生一定的剩余压应力，这对提高工件疲劳强度有利。

粗糙化喷砂压力0.5~0.7MPa。

喷砂处理用的压缩空气源必须是无水无油的，外表预处理后应当是洁净的。

喷砂后外表的活度最大，一般应在4小时内喷涂，否那么外表很容易再次污染、锈蚀。

〔特别提醒：假设有老涂层做外表处理时应关注处理后的水冷壁管管壁壁厚，如处理后关闭厚度少于2/3应更换壁管，再做防磨喷涂，以免防止爆管造成不必要的损失。

〕
2、喷涂工艺参数
第一层：喷涂打底层，CL-302-，电弧电压36~37V，气压0.5~0.7MPa，喷涂颗粒宜稍粗，使结合面产生微冶金结合，提高结合力。

第二层：工作层，CP-302A,电弧电压29-31V，喷涂电流由走丝速度
决定，走丝越快电流越大，一般180-220A，气压0.9MPa，喷涂颗粒极细小，致密耐磨耐腐蚀层，厚度约为0.4-0.5mm。

第三层：封闭层，CCS层，匀速二遍，起封孔保护作用，厚度约为-5mm。

3、考前须知
1〕喷涂过程中，喷枪与工件外表的距离〔喷涂距离〕保持在300-400mm，以使喷涂效果最正确。

2〕喷涂移动速度也是影响喷涂效果的关键，喷涂时喷涂移动速度保持在1m/min左右，以保证涂层的均匀，并控制喷涂温升100℃以下。

4、喷砂设备与技术说明
本项工程拟采用气动控制的喷砂设备进行喷砂处理，由5年以上操作经验的高级喷砂技工进行喷砂作业。

喷砂机如图〔8〕所示。

5.1喷砂作用：
净化〔活化〕外表：去除被喷外表的各种污染物，特别是油脂、污垢、氧化皮、锈层等，外表显示均匀的金属光泽，以利于打底材料与基体活性外表的粘附结合〔机械咬合与冶金微扩散〕。

工作面清洁度到达Sa3级。

粗化外表：热喷涂涂层与基体的结合以机械结合为主，这就要求基体前处理不仅要除油除锈，还要粗化外表，使外表具有一定的粗糙度。

外表粗糙度到达GB1031－1995?外表粗糙度参数及其数值?中规定的Rz60—120um。

5.2活化目的：
喷砂可提高工件外表活性，有利于增加喷涂粒子〔Splat〕与基体外表的吸附力，提高喷涂颗粒与基体的冶金结合力。

喷砂可除去工件外表的有机污杂物和氧化层，增大金属表层晶粒的塑性变形和增加晶格缺陷，使外表处于容易发生化学反响的状态，有助于促进喷涂颗粒与金属外表之间的物理化学结合。

所以喷砂后，应尽快进行喷涂，时间越短外表活化效果越好，涂层的结合质量就越高。

工件外表经过砂粒的反复冲击后形成一定的剩余压应力，这对提高工件整体的疲劳强度有利；同时也对消除喷涂过程中形成的剩余热应力有益。

5.3粗化目的：
增大喷涂层材料与基体的接触面积，提高结合面的粘合吸附力。

增加涂层材料与基体外表的填塞嵌合和钉扎咬合作用，以加强涂层与基体的附着力。

3超音速电弧喷涂设备与技术说明
本项工程采用CAS-500超音速电弧喷涂设备进行超音速喷涂处理，由5年以上操作经验的高级喷涂技工进行喷涂作业。

3.1设备简介
CAS-500型超音速电弧喷涂设备是一种以各种实心线材和特殊粉芯线材为原材料，广泛应用于各种外表的抗腐蚀和耐磨损处理的电弧喷涂系统。

先进的控制系统和现场恶劣条件的高适应性使得CAS-500超音速电弧喷涂设备更具有优势，性能稳定可靠、连续工作能力强是CAS-500的又一大特点，为获得高性能涂层提供了强有力的保障。

这个电弧喷涂系统符合CE-standard标准，并且包括以下模块：主机电源、可遥控送丝机构、超音速电弧喷枪、送丝控制系统和气源控制系统。

CAS-500超音速电弧喷涂设备如图〔9〕所示。

〔8〕气动控制的喷砂设备
〔9〕CAS-500超音速电弧喷涂设备
技术简介
超音速电弧喷涂技术是我司通过消化吸收国外先进设备与自主研发相结合的金属热喷涂新技术。

该喷涂技术采用稳定送丝机构不断利用高温电弧熔化丝材端部，并经拉伐尔喷嘴加形成超音速气流，再将熔化的丝材雾化成高速雾化熔滴流〔Droplet〕喷向工件外表形成涂层。

熔滴粒子流与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达70MPa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、更大的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀性高、致密性好，可获得高质量的涂层。

且能做到喷涂粒子到达工作外表时工件温升不超过100℃，所以工件不会变形。

4．施工技术标准
4.1超音速电弧喷涂
4施工准备：
4.1检查脚手架是否搭好，是否牢固。

4.2去除管壁外表上灰尘，杂物等。

4.3对管壁需实施喷涂的部位进行全面的质量检查，包括管壁厚度、焊缝、浇筑料等，对于CFB锅炉要特别注意检查焊缝是否到达平整度要求。

4.4利用现场已有条件进行设备就位，电汽接线，气管连接及磨料清理帆布铺设工作。

4外表预处理：外表预处理按照GB11373-89?热喷涂金属件外表预处理通那么?进行，其处理的好坏直接影响喷涂层的结合强度。

4.1喷砂前，对非喷涂外表采用遮蔽带、挡板等物件进行遮蔽保护。

并在防护层边缘预留过渡区200mm，以保证光滑过渡。

4.2喷砂材料的选择及使用：选用14-16目刚玉砂对工件外表进行粗喷，使其外表清洁度到达Sa3.0级，然后再进行针对性的糙化处理，外表粗糙度达
Rz60-120um。

喷砂区域设围护及其它回收措施，确保不污染周围环境，经质量工程师确认前方可进行喷吵。

对达不到预处理要求的部位需进行重新喷砂，在进行重新喷吵时要注意对合格部位的保护。

4.3压缩空气：喷砂和喷涂所用的压缩空气必须清洁、枯燥且温度较低，以免污染待喷涂的工件外表。

压缩空气可由6立方米以上螺杆式空压机提供或由建设单位供应，压力范围0.6-0.8MPa，气体流量到达6 m3/min以上。

4.4喷砂装置：采用压力式气动喷砂设备
4.5操作参数：喷砂距离200-300mm；喷砂角度与基体45-90°。

4.5喷砂时，由于水冷壁管是弧面，故喷枪沿管子轴向管壁行走，喷枪可稍微倾斜于管壁轴线。

喷砂后管壁外表应枯燥，无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈斑及其它杂物，呈现均匀的灰白色金属外观。

4喷涂：
4.1喷涂前，应对非喷涂工件外表采用挡板等进行覆盖保护。

4.2丝材选用：φ，CL-302、CP-302A合金丝材。

4.3喷涂设备选用：选用CAS-500型超音速电弧喷涂设备及配套送丝装置。

其雾化气流速度大于500m/s，粒子速度到达400m/s以上，涂层孔隙率可控制在0.5%以内。

同时涂层与基体的结合强度≥70MPa。

4.4喷涂工艺参数：
1〕．粒子喷涂速度>400m/s
2〕．电弧电压：28-34V：电弧电流：160-200A
4〕．喷涂距离：200-300mm；喷涂角度：45-75°
5〕．涂层总厚度：0.5-0.6mm
4.5喷涂方式：采用“井〞字型喷涂方式，分层、分区作业，局部区域到达工艺设计厚度后再移换到其他区域，确保喷涂层的厚度均匀，防止出现漏喷现象。

4.6操作考前须知：
1〕．分块作业，局部区域喷涂到达设计厚度后再移换到其他区域，搭接部位设置辩认标志。

工件喷涂温升≤100℃。

2〕．在涂层边缘200-400mm过渡区域，喷涂层厚度从喷涂区至非喷涂区采用从设计规定厚度逐渐减薄，特别对于CFB锅炉要求到达“0”过渡。

3〕．送丝机构设专人监护，以保证顺利送丝，防止丝材“打结“，同时保证两丝间绝对绝缘，以免造成短路。

4〕．喷涂前应在试板上试喷，以便调节电压、电流、送丝速度、压缩空气流量，检查气路的活接头及软管接头，不得有漏气现象，如发现电弧不稳、送丝不稳、严重漏气等现场应及时检查、修理。

调节电压时应断开主回路，以免损伤主变压器。

5〕．喷涂过程中假设发现送丝不稳、熔丝爆断、电弧断续等现象，应先检查导电嘴状况，再检查导丝管安装是否牢固，假设有松动应及时拧紧。

喷涂过程中烧损的导电嘴应及时更换，加工精度超标的导电嘴禁止使用。

4左右。

注意搭接区域的封闭，也应平缓过渡，过渡区域100-200 mm。

5、质量要求与承诺
5.1、涂层质量要求：涂层总厚度：0.6～。

厚度采用挂片方式检测，每层挂两个点。

5.2、喷涂后外观外表光滑，涂层均匀，平整，致密，涂层与基体结合良好，
不起泡，不开裂，无麻面，无起皮现象。

5.3、喷涂层具有良好的耐温性、导热性、耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性。

5.4、涂层使用寿命：在质保期内假设有脱落或磨穿现象，乙方接到甲方通知三
天内到甲方进行免费修补。

6、质量监督与验收
6.1在外表预处理和喷涂处理过程中，施工方严格按照技术要求和工艺流程要求进行施工，建设单位专业工程师全程监督并参与质量管理工作。

6.2施工完毕，由建设单位组织，双方相关人员共同到现场按验收规定进行工程验收，测量实际喷涂面积，出具验收报告并签字确认。