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

抗冲蚀性：1.09×10‾4cm3/h (900～400℃、1000g200目Al2O3、600s)

抗高温氧化性：1.63×10-4 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，喷涂时其到达管子表面时仍为熔融状态（因打底层仅喷0.1mm，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表面形貌，图（4）为水冷壁管表面喷涂CP-302A后的形貌，图（5）为水冷壁管表面涂层经过一个周期使用后的表面形貌，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）水冷壁管喷砂后表面形貌（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发明的，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 、待喷涂表面预处理

对待喷涂表面预处理可分两步进行。首先，用14~16目刚玉砂对表面进行喷砂清理，去除表面的浮灰、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，要求达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa3.0级，喷砂压力为0.6-0.8MPa；然后,对经除锈的表面再次喷砂使表面粗糙

化，以提高结合强度，表面粗糙度达到GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通则》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表面产生一定的残余压应力，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，表面预处理后应当是洁净的。喷砂后表面的活度最大，一般应在4小时内喷涂，否则表面很容易再次污染、锈蚀。（特别提醒：若有老涂层做表面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

2.1超音速电弧喷涂

第一层：喷涂打底层，CL-302，中速一遍，厚度约0.05-0.1mm，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0.6-0.9MPa，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0.1-0.15mm。

3、注意事项

1）喷涂过程中，喷枪与工件表面的距离（喷涂距离）保持在300-400mm，以使喷涂效果最佳。

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：

5.1.1净化（活化）表面：去除被喷表面的各种污染物，特别是油脂、污垢、氧化皮、锈层等，表面显示均匀的金属光泽，以利于打底材料与基体活性表面的粘附结合（机械咬合与冶金微扩散）。工作面清洁度达到Sa3级。

5.1.2粗化表面：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，还要粗化表面，使表面具有一定的粗糙度。表面粗糙度达到GB1031－1995《表面粗糙度参数及其数值》中规定的Rz60—120um。

5.2活化目的：

喷砂可提高工件表面活性，有利于增加喷涂粒子（Splat）与基体表面的吸附力，提高喷涂颗粒与基体的冶金结合力。

5.2.1喷砂可除去工件表面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，使表面处于容易发生化学反应的状态，有助于促进喷涂颗粒与金属表面之间的物理化学结合。所以喷砂后，应尽快进行喷涂，时间越短表面活化效果越好，涂层的结合质量就越高。

5.2.2工件表面经过砂粒的反复冲击后形成一定的残余压应力，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残余热应力有益。

5.3粗化目的：

5.3.1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。

5.3.2增加涂层材料与基体表面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，广泛应用于各种表面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。