Technologie anti-usure et processus de pulvérisation pour la paroi d'eau de la chaudière à lit fluidisé à circulation CFB

Il existe de nombreux fabricants de pulvérisation thermique sur le marché actuel, parmi lesquels la pulvérisation thermique à arc électrique supersonique est largement adoptée pour le traitement par pulvérisation thermique anticorrosion et résistant à l'usure sur les surfaces métalliques.

Outre la technologie anti-usure des poutres anti-usure, de la boue bleue, du soudage de surface et des plaques de guidage d'écoulement développées par nos soins, la projection thermique était autrefois un procédé anti-usure très populaire pour les parois d'eau des chaudières à lit fluidisé circulant CFB.

Les méthodes de pulvérisation thermique largement appliquées comprennent la pulvérisation à la flamme, la pulvérisation à l'arc électrique, la pulvérisation au plasma, la pulvérisation par détonation et la pulvérisation supersonique. Leurs caractéristiques techniques et domaines d’application sont élaborés comme suit :

Elle est mise en œuvre via des pistolets à flamme. La flamme à haute température générée par la combustion oxyacétylène fait fondre les matériaux pulvérisés et l'air comprimé environnant pulvérise les matériaux ou les particules fondus pour les faire adhérer à la surface du substrat. Dotée d'un fonctionnement simple et d'un équipement peu compliqué, cette technologie est largement utilisée dans l'industrie, notamment dans la pulvérisation à la flamme filaire et la pulvérisation à la flamme de poudre.

Deux fils métalliques consommables servant de matériaux de pulvérisation sont électrifiés pour former un court-circuit et générer un arc électrique continu, qui fait fondre les extrémités du fil. Un jet d'air froid à grande vitesse atomise le métal en fusion et le pulvérise sur la surface du substrat. Les fils de revêtement sont automatiquement alimentés par des roues d'alimentation en fil. Lorsqu'un courant intense passe entre les deux fils, un arc électrique se forme pour faire fondre les fils rapidement, et l'air comprimé brise le métal fondu en minuscules gouttelettes pour former des revêtements sur la surface du matériau de base.

La décharge en arc à courant continu ionise partiellement l'argon, l'azote, l'hélium et d'autres gaz à haute température en faisceaux d'ions. Le gaz à basse température circule autour de la zone d'arc pour former un effet de retrait thermique, rétrécissant la section de l'arc et augmentant la densité d'énergie et la densité de courant, la température maximale atteignant 20 000 ℃. Elle s'applique aux matériaux de revêtement en poudre. Le pistolet de pulvérisation plasma convertit l'énergie électrique en énergie thermique pour produire un jet de plasma à haute température et à grande vitesse avec une température allant jusqu'à 50 000 ℃, capable de faire fondre tous les matériaux de pulvérisation.

Grâce à une température ultra-élevée et à une atmosphère contrôlable, il peut pulvériser divers métaux, oxydes et autres matériaux à point de fusion élevé. Les équipements de pulvérisation plasma sous vide développés au cours de la dernière décennie ont élargi les catégories de revêtements, amélioré la qualité du revêtement et permis la synthèse de nouveaux matériaux et la modification de surfaces.

Il utilise l'énergie libérée par la détonation d'un mélange de gaz inflammable et d'oxygène. La combustion et la détonation génèrent de l'énergie thermique et des ondes de choc ; la chaleur fait fondre la poudre pulvérisée, tandis que les ondes de choc éjectent la poudre fondue sur les pièces à une vitesse de 700 à 800 mètres par seconde pour former des revêtements.

Son principal avantage réside dans la vitesse de vol ultra-élevée des particules et dans la forte énergie cinétique, adaptée à la pulvérisation de métaux, de cermets et de matériaux céramiques. Cependant, il n’est pas largement utilisé au niveau national et à l’étranger en raison du coût élevé de l’équipement, du bruit fort et de l’atmosphère de travail oxydante.

Abréviation de pulvérisation de carburant à oxygène à haute vitesse. Les combustibles gazeux ou liquides tels que l'hydrogène, le propane et le propylène sont mélangés à de l'oxygène à haute pression et brûlés dans des chambres de combustion ou des buses spécifiques pour former un flux de flamme à haute température et à grande vitesse, qui fond et accélère les matériaux en poudre pour former des revêtements sur les surfaces des pièces.

En adoptant l'oxy-propane ou l'oxy-propylène comme carburant, sa vitesse de pulvérisation double la vitesse du son et la vitesse des particules de poudre fondue peut atteindre 400 mètres par seconde, soit 4 fois celle de la pulvérisation à la flamme et 2 fois celle de la pulvérisation au plasma. Les revêtements formés sont plus denses avec une force de liaison plus élevée, idéal pour la pulvérisation de revêtements en carbure. La vitesse d'impact ultra-élevée des particules améliore considérablement la force de liaison, la dureté, la compacité et la résistance à l'usure des revêtements.

1. Prétraiter la surface du matériau : nettoyage, sablage et séchage
2. Pulvériser de la poudre d'alliage composite multi-éléments sur la surface à l'aide d'un équipement HVOF (distance pistolet-pièce : 17-23 cm, vitesse de déplacement du pistolet : 27-35 m/min, débit de méthane : 35-45 L/min, débit d'oxygène : 35-45 L/min, débit d'azote : 24-34 L/min, débit de poudre d'alliage : 35-45 g/min)
3. Effectuer une irradiation laser

Ce processus peut affiner et homogénéiser la microstructure des couches de revêtement laser, éliminer les fissures, les pores et autres défauts et améliorer considérablement la qualité globale des couches de revêtement.

L'arc électrique fait fondre les matériaux de fil alimentés en continu aux extrémités des fils. Le flux d'air supersonique accéléré par la buse Laval atomise les fils fondus en particules fines et uniformément réparties pour former des revêtements sur les pièces. Les particules fondues se combinent au matériau de base grâce à une liaison mécanique, physique et métallurgique avec une force de liaison supérieure à 60 MPa.

Comparé à la pulvérisation à l'arc électrique et à la pulvérisation à la flamme ordinaires, il présente une vitesse de vol des particules plus rapide, une force de liaison plus élevée, une porosité plus faible, des revêtements uniformes et denses. La température de surface des pièces est maintenue en dessous de 100 ℃ pendant la construction sans déformation de la pièce, afin de préparer des revêtements de haute qualité. Il s'agit d'un processus continu intégrant la fusion, l'atomisation et le dépôt.

Des pores existent inévitablement dans les revêtements projetés thermiquement, même les revêtements résistants à l'usure HVOF ont une porosité de 0,1 % à 0,9 %. Dans les environnements humides, le matériau de base est sujet à la corrosion, ce qui entraîne un écaillage du revêtement et une défaillance de l'équipement. L'agent d'étanchéité spécial pour les revêtements résistants à l'usure projetés thermiquement peut améliorer efficacement la résistance à la corrosion et le pouvoir lubrifiant des revêtements résistants à l'usure.