Противоизносная технология и процесс распыления для водяной стены циркулирующего жидкостного котла CFB

На современном рынке существует множество производителей термического напыления, среди которых сверхзвуковое термическое напыление электрической дугой широко применяется для антикоррозионной и износостойкой термической обработки металлических поверхностей.

Помимо разработанных нами противоизносных балок, синего шлама, наплавки и противоизносной технологии направляющих пластин, термическое напыление когда-то было очень популярным процессом защиты от износа водяных стенок котлов с циркулирующим псевдоожиженным слоем с ЦКС.

Широко применяемые методы термического напыления включают газопламенное напыление, электродуговое напыление, плазменное напыление, детонационное напыление и сверхзвуковое напыление. Их технические характеристики и области применения определены следующим образом:

Осуществляется с помощью огнеметных пистолетов. Высокотемпературное пламя, генерируемое кислородно-ацетиленовым горением, плавит распыляемые материалы, а окружающий сжатый воздух распыляет расплавленные материалы или частицы, заставляя их прилипать к поверхности подложки. Благодаря простоте эксплуатации и несложному оборудованию эта технология широко используется в промышленности, включая газопламенное напыление проволокой и порошковое газопламенное напыление.

Две плавящиеся металлические проволоки, служащие напыляемыми материалами, электризуются, образуя короткое замыкание и генерируя непрерывную электрическую дугу, которая плавит концы проволоки. Высокоскоростная струя холодного воздуха распыляет расплавленный металл и распыляет его на поверхность подложки. Проволока для покрытия автоматически подается подающими колесами. Когда между двумя проводами проходит сильный ток, образуется электрическая дуга, которая быстро расплавляет провода, а сжатый воздух разбивает расплавленный металл на мельчайшие капли, образуя покрытия на поверхности основного материала.

Дуговой разряд постоянного тока частично ионизирует высокотемпературный аргон, азот, гелий и другие газы в ионные пучки. Низкотемпературный газ обтекает зону дуги, создавая эффект термической усадки, сужая сечение дуги и повышая плотность энергии и плотность тока, при этом максимальная температура достигает 20 000 ℃. Это применимо к порошкообразным материалам покрытия. Плазменный распылитель преобразует электрическую энергию в тепловую энергию для создания высокотемпературной и высокоскоростной плазменной струи с температурой до 50 000 ℃, способной расплавить все напыляемые материалы.

Благодаря сверхвысокой температуре и контролируемой атмосфере он может распылять различные тугоплавкие металлы, оксиды и другие материалы. Оборудование для вакуумно-плазменного напыления, разработанное за последнее десятилетие, позволило расширить категории покрытий, улучшить качество покрытий и реализовать синтез новых материалов и модификацию поверхности.

Он использует энергию, выделяющуюся при детонации смеси горючего газа и кислорода. Горение и детонация генерируют тепловую энергию и ударные волны; тепло плавит распыляемый порошок, а ударные волны выбрасывают расплавленный порошок на заготовки со скоростью 700-800 метров в секунду с образованием покрытий.

Его основное преимущество заключается в сверхвысокой скорости полета частиц и сильной кинетической энергии, подходящей для распыления металлов, металлокерамики и керамических материалов. Однако он не получил широкого распространения внутри страны и за рубежом из-за высокой стоимости оборудования, сильного шума и окислительной рабочей атмосферы.

Сокращение от «Высокоскоростное распыление кислородного топлива». Газообразное или жидкое топливо, такое как водород, пропан и пропилен, смешивается с кислородом под высоким давлением и сжигается в специальных камерах сгорания или форсунках, образуя высокотемпературный и высокоскоростной поток пламени, который плавит и ускоряет порошковые материалы с образованием покрытий на поверхностях заготовок.

При использовании оксипропана или оксипропилена в качестве топлива скорость распыления удваивает скорость звука, а скорость частиц расплавленного порошка может достигать 400 метров в секунду, что в 4 раза выше, чем при газопламенном распылении, и в 2 раза выше, чем при плазменном распылении. Образующиеся покрытия более плотные и обладают более высокой прочностью сцепления, что идеально подходит для напыления твердосплавных покрытий. Сверхвысокая скорость удара частиц значительно улучшает прочность сцепления, твердость, компактность и износостойкость покрытий.

1. Предварительная обработка поверхности материала: очистка, пескоструйная обработка и сушка.
2. Распыление порошка многоэлементного композитного сплава на поверхность с помощью оборудования HVOF (расстояние пистолет-заготовка: 17-23 см, скорость движения пистолета: 27-35 м/мин, поток метана: 35-45 л/мин, поток кислорода: 35-45 л/мин, поток азота: 24-34 л/мин, поток порошка сплава: 35-45 г/мин)
3. Провести лазерное облучение

Этот процесс может улучшить и гомогенизировать микроструктуру слоев лазерной оболочки, устранить трещины, поры и другие дефекты, а также значительно повысить общее качество слоев оболочки.

Электрическая дуга плавит непрерывно подаваемый проволочный материал на концах проволоки. Сверхзвуковой поток воздуха, ускоряемый соплом Лаваля, распыляет расплавленную проволоку на мелкие и равномерно распределенные частицы, образуя покрытия на заготовках. Расплавленные частицы соединяются с основным материалом посредством механического, физического и металлургического связывания с прочностью сцепления более 60 МПа.

По сравнению с обычным электродуговым и газопламенным напылением, он отличается более высокой скоростью полета частиц, более высокой прочностью соединения, меньшей пористостью, равномерным и плотным покрытием. Во время изготовления температура поверхности заготовок поддерживается ниже 100 ℃ без деформации заготовок, чтобы подготовить высококачественные покрытия. Это непрерывный процесс, включающий плавление, распыление и осаждение.

В покрытиях, напыленных термическим напылением, неизбежно присутствуют поры, даже износостойкие покрытия HVOF имеют пористость 0,1–0,9%. Во влажной среде основной материал подвержен коррозии, что приводит к отслаиванию покрытия и выходу оборудования из строя. Специальный герметик для термонапыленных износостойких покрытий может эффективно улучшить коррозионную стойкость и смазывающую способность износостойких покрытий.