Tecnologia anti-usura e processo di spruzzatura per la parete dell'acqua della caldaia a letto fluidizzato circolante CFB

Esistono numerosi produttori di spruzzatura termica nel mercato attuale, tra cui la spruzzatura termica ad arco elettrico supersonico è ampiamente adottata per il trattamento di spruzzatura termica anticorrosione e resistente all'usura su superfici metalliche.

Oltre alle travi antiusura, al fango blu, alla saldatura superficiale e alla tecnologia antiusura delle piastre guida flusso da noi sviluppate, la spruzzatura termica era un tempo un processo antiusura molto popolare per le pareti d'acqua delle caldaie a letto fluido circolante CFB.

I metodi di spruzzatura termica ampiamente applicati includono spruzzatura a fiamma, spruzzatura ad arco elettrico, spruzzatura al plasma, spruzzatura a detonazione e spruzzatura supersonica. Le loro caratteristiche tecniche e ambiti applicativi sono elaborati come segue:

Viene implementato tramite pistole a spruzzo a fiamma. La fiamma ad alta temperatura generata dalla combustione ossiacetilenica scioglie i materiali spruzzati e l'aria compressa circostante spruzza materiali o particelle fusi per farli aderire alla superficie del substrato. Caratterizzata da un funzionamento semplice e da attrezzature semplici, questa tecnologia è ampiamente utilizzata nell'industria, inclusa la spruzzatura con fiamma a filo e la spruzzatura con fiamma a polvere.

Due fili metallici consumabili che fungono da materiali di spruzzatura vengono elettrizzati per formare un cortocircuito e generare un arco elettrico continuo, che scioglie le estremità del filo. Il getto d'aria fredda ad alta velocità atomizza il metallo fuso e lo spruzza sulla superficie del substrato. I fili di rivestimento vengono alimentati automaticamente dalle ruote trainafilo. Quando una corrente intensa passa tra i due fili, si forma un arco elettrico che scioglie rapidamente i fili e l'aria compressa rompe il metallo fuso in minuscole goccioline per formare rivestimenti sulla superficie del materiale di base.

La scarica ad arco in corrente continua ionizza parzialmente l'argon, l'azoto, l'elio e altri gas ad alta temperatura in fasci ionici. Il gas a bassa temperatura scorre attorno alla zona dell'arco per formare un effetto di contrazione termica, restringendo la sezione dell'arco e aumentando la densità di energia e la densità di corrente, con la temperatura massima che raggiunge i 20.000 ℃. È applicabile ai materiali di rivestimento in polvere. La pistola a spruzzo al plasma converte l'energia elettrica in energia termica per produrre un getto di plasma ad alta temperatura e ad alta velocità con temperature fino a 50.000 ℃, in grado di fondere tutti i materiali di spruzzatura.

Grazie alla temperatura ultraelevata e all'atmosfera controllabile, può spruzzare vari metalli, ossidi e altri materiali ad alto punto di fusione. Le apparecchiature di spruzzatura al plasma sotto vuoto sviluppate negli ultimi dieci anni hanno ampliato le categorie di rivestimento, migliorato la qualità del rivestimento e realizzato nuove sintesi di materiali e modifiche superficiali.

Utilizza l'energia rilasciata dalla detonazione di gas infiammabili misti e ossigeno. La combustione e la detonazione generano energia termica e onde d'urto; il calore scioglie la polvere spruzzata, mentre le onde d'urto espellono la polvere fusa sui pezzi a una velocità di 700-800 metri al secondo per formare rivestimenti.

Il suo vantaggio principale risiede nell'elevata velocità di volo delle particelle e nella forte energia cinetica, adatte per la spruzzatura di metalli, cermet e materiali ceramici. Tuttavia, non è ampiamente utilizzato a livello nazionale e all'estero a causa degli elevati costi delle apparecchiature, del forte rumore e dell'atmosfera di lavoro ossidante.

Abbreviazione di High Velocity Oxygen Fuel spraying. Combustibili gassosi o liquidi come idrogeno, propano e propilene vengono miscelati con ossigeno ad alta pressione e bruciati in camere di combustione o ugelli specifici per formare un flusso di fiamma ad alta temperatura e ad alta velocità, che scioglie e accelera i materiali in polvere per formare rivestimenti sulle superfici del pezzo.

Adottando ossipropano o ossipropilene come combustibile, la sua velocità di spruzzatura raddoppia la velocità del suono e la velocità delle particelle di polvere fusa può raggiungere 400 metri al secondo, 4 volte quella della spruzzatura a fiamma e 2 volte quella della spruzzatura al plasma. I rivestimenti formati sono più densi con una maggiore forza di adesione, ideali per la spruzzatura di rivestimenti in carburo. L'elevatissima velocità di impatto delle particelle migliora notevolmente la forza di adesione, la durezza, la compattezza e la resistenza all'usura dei rivestimenti.

1. Pretrattare la superficie del materiale: pulizia, sabbiatura ed asciugatura
2. Spruzzare polvere di lega composita multielemento sulla superficie mediante apparecchiatura HVOF (distanza pistola-pezzo: 17-23 cm, velocità di movimento della pistola: 27-35 m/min, flusso di metano: 35-45 L/min, flusso di ossigeno: 35-45 L/min, flusso di azoto: 24-34 L/min, flusso di polvere di lega: 35-45 g/min)
3. Condurre l'irradiazione laser

Questo processo può perfezionare e omogeneizzare la microstruttura degli strati di rivestimento laser, eliminare crepe, pori e altri difetti e migliorare notevolmente la qualità complessiva degli strati di rivestimento.

L'arco elettrico fonde i materiali in filo alimentati in modo continuo alle estremità del filo. Il flusso d'aria supersonico accelerato dall'ugello Laval atomizza i fili fusi in particelle fini e distribuite uniformemente per formare rivestimenti sui pezzi. Le particelle fuse si combinano con il materiale di base attraverso un legame meccanico, fisico e metallurgico con una forza di legame superiore a 60 MPa.

Rispetto alla normale spruzzatura ad arco elettrico e alla spruzzatura a fiamma, presenta una maggiore velocità di volo delle particelle, una maggiore forza di adesione, una minore porosità, rivestimenti uniformi e densi. La temperatura superficiale dei pezzi viene mantenuta al di sotto di 100 ℃ durante la costruzione senza deformazione del pezzo, in modo da preparare rivestimenti di alta qualità. È un processo continuo che integra fusione, atomizzazione e deposizione.

I pori sono inevitabilmente presenti nei rivestimenti spruzzati termicamente, anche i rivestimenti resistenti all'usura HVOF hanno una porosità dello 0,1%~0,9%. Negli ambienti umidi, il materiale di base è soggetto a corrosione, con conseguente distacco del rivestimento e guasti alle apparecchiature. Lo speciale agente sigillante per rivestimenti resistenti all'usura spruzzati termicamente può migliorare efficacemente la resistenza alla corrosione e la lubrificazione dei rivestimenti resistenti all'usura.