Antiverschleißtechnik und Sprühverfahren für die Wasserwand eines CFB-Fluidisierten Kessel

Auf dem aktuellen Markt gibt es zahlreiche Hersteller von thermischen Spritzverfahren, unter denen das thermische Überschall-Lichtbogenspritzen weithin zur Korrosionsschutz- und verschleißfesten thermischen Spritzbehandlung von Metalloberflächen eingesetzt wird.

Abgesehen von den von uns entwickelten Anti-Verschleiß-Strahlen, Blauschlamm, Auftragsschweißen und der Strömungsleitplatten-Anti-Verschleiß-Technologie war das thermische Spritzen einst ein sehr beliebtes Anti-Verschleiß-Verfahren für Wasserwände von CFB-Zirkulationswirbelschichtkesseln.

Zu den weit verbreiteten thermischen Spritzverfahren gehören Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen, Detonationsspritzen und Überschallspritzen. Ihre technischen Eigenschaften und Anwendungsbereiche werden wie folgt erläutert:

Die Umsetzung erfolgt mittels Flammspritzpistolen. Eine durch Sauerstoff-Acetylen-Verbrennung erzeugte Hochtemperaturflamme schmilzt die Spritzmaterialien und die umgebende Druckluft versprüht geschmolzene Materialien oder Partikel, damit sie an der Substratoberfläche haften. Dank der einfachen Bedienung und der unkomplizierten Ausrüstung wird diese Technologie in der Industrie häufig eingesetzt, unter anderem beim Drahtflammspritzen und Pulverflammspritzen.

Zwei verbrauchbare Metalldrähte, die als Spritzmaterialien dienen, werden unter Strom gesetzt, um einen Kurzschluss zu bilden und einen kontinuierlichen Lichtbogen zu erzeugen, der die Drahtenden zum Schmelzen bringt. Ein Hochgeschwindigkeits-Kaltluftstrahl zerstäubt das geschmolzene Metall und sprüht es auf die Substratoberfläche. Beschichtungsdrähte werden automatisch durch Drahtvorschubräder zugeführt. Wenn starker Strom zwischen den beiden Drähten fließt, bildet sich ein Lichtbogen, der die Drähte schnell zum Schmelzen bringt, und Druckluft zerteilt das geschmolzene Metall in winzige Tröpfchen, um Beschichtungen auf der Oberfläche des Grundmaterials zu bilden.

Gleichstrom-Bogenentladung ionisiert Hochtemperatur-Argon, Stickstoff, Helium und andere Gase teilweise zu Ionenstrahlen. Niedertemperaturgas strömt um die Lichtbogenzone und erzeugt einen thermischen Schrumpfungseffekt, der den Lichtbogenabschnitt verengt und die Energiedichte und Stromdichte erhöht, wobei die maximale Temperatur 20.000℃ erreicht. Es ist auf pulverförmige Beschichtungsstoffe anwendbar. Die Plasmaspritzpistole wandelt elektrische Energie in thermische Energie um, um einen Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeits-Plasmastrahl mit einer Temperatur von bis zu 50.000 °C zu erzeugen, der alle Spritzmaterialien schmelzen kann.

Dank ultrahoher Temperatur und kontrollierbarer Atmosphäre können verschiedene Metalle, Oxide und andere Materialien mit hohem Schmelzpunkt versprüht werden. Die im letzten Jahrzehnt entwickelten Vakuum-Plasmaspritzgeräte haben die Beschichtungskategorien erweitert, die Beschichtungsqualität verbessert und die Synthese neuer Materialien und Oberflächenmodifikationen ermöglicht.

Es nutzt die Energie, die bei der Detonation eines Gemisches aus brennbarem Gas und Sauerstoff freigesetzt wird. Verbrennung und Detonation erzeugen Wärmeenergie und Stoßwellen; Hitze schmilzt versprühtes Pulver, während Stoßwellen geschmolzenes Pulver mit einer Geschwindigkeit von 700–800 Metern pro Sekunde auf Werkstücke schleudern und so Beschichtungen bilden.

Sein Hauptvorteil liegt in der ultrahohen Partikelfluggeschwindigkeit und der starken kinetischen Energie, die zum Spritzen von Metallen, Cermets und Keramikmaterialien geeignet sind. Aufgrund der hohen Ausrüstungskosten, des lauten Lärms und der oxidierenden Arbeitsatmosphäre wird es im In- und Ausland jedoch nicht häufig eingesetzt.

Abkürzung für „High Velocity Oxygen Fuel Spraying“. Gasförmige oder flüssige Brennstoffe wie Wasserstoff, Propan und Propylen werden mit Hochdrucksauerstoff gemischt und in speziellen Brennkammern oder Düsen verbrannt, um einen Hochtemperatur- und Hochgeschwindigkeitsflammenstrom zu bilden, der Pulvermaterialien schmilzt und beschleunigt, um Beschichtungen auf Werkstückoberflächen zu bilden.

Durch die Verwendung von Oxypropan oder Oxypropylen als Brennstoff verdoppelt seine Sprühgeschwindigkeit die Schallgeschwindigkeit und die Geschwindigkeit der geschmolzenen Pulverpartikel kann 400 Meter pro Sekunde erreichen, viermal so hoch wie beim Flammspritzen und doppelt so hoch wie beim Plasmaspritzen. Die gebildeten Beschichtungen sind dichter und haben eine höhere Haftfestigkeit, ideal für das Aufsprühen von Hartmetallbeschichtungen. Die ultrahohe Partikelaufprallgeschwindigkeit verbessert die Haftfestigkeit, Härte, Kompaktheit und Verschleißfestigkeit von Beschichtungen erheblich.

1. Materialoberfläche vorbehandeln: Reinigen, Sandstrahlen und Trocknen
2. Sprühen Sie Multielement-Verbundlegierungspulver mit HVOF-Geräten auf die Oberfläche (Abstand zwischen Pistole und Werkstück: 17–23 cm, Geschwindigkeit der Pistolenbewegung: 27–35 m/min, Methanfluss: 35–45 l/min, Sauerstofffluss: 35–45 l/min, Stickstofffluss: 24–34 l/min, Legierungspulverfluss: 35–45 g/min).
3. Führen Sie eine Laserbestrahlung durch

Dieser Prozess kann die Mikrostruktur von Laserbeschichtungsschichten verfeinern und homogenisieren, Risse, Poren und andere Defekte beseitigen und die Gesamtqualität der Beschichtungsschichten erheblich verbessern.

Ein elektrischer Lichtbogen schmilzt kontinuierlich zugeführte Drahtmaterialien an den Drahtenden. Der durch eine Laval-Düse beschleunigte Überschallluftstrom zerstäubt geschmolzene Drähte in feine und gleichmäßig verteilte Partikel, um Beschichtungen auf Werkstücken zu bilden. Geschmolzene Partikel verbinden sich mit dem Grundmaterial durch mechanische, physikalische und metallurgische Bindung mit einer Bindungsfestigkeit von über 60 MPa.

Im Vergleich zum herkömmlichen Lichtbogenspritzen und Flammspritzen zeichnet es sich durch eine schnellere Partikelfluggeschwindigkeit, eine höhere Bindungsfestigkeit, eine geringere Porosität sowie gleichmäßige und dichte Beschichtungen aus. Die Oberflächentemperatur der Werkstücke wird während der Konstruktion ohne Werkstückverformung unter 100 °C gehalten, um hochwertige Beschichtungen herzustellen. Es handelt sich um einen kontinuierlichen Prozess, der Schmelzen, Zerstäuben und Abscheiden integriert.

In thermisch gespritzten Beschichtungen sind zwangsläufig Poren vorhanden, selbst verschleißfeste HVOF-Beschichtungen haben eine Porosität von 0,1 % bis 0,9 %. In feuchten Umgebungen ist das Grundmaterial anfällig für Korrosion, was zum Abblättern der Beschichtung und zum Ausfall der Ausrüstung führt. Das spezielle Versiegelungsmittel für thermisch gespritzte Verschleißschutzschichten kann die Korrosionsbeständigkeit und Schmierfähigkeit von Verschleißschutzschichten wirksam verbessern.