超音速电弧喷涂技术
超音速电弧喷涂技术在循环流化床锅炉管耐磨防腐中应用举例
超音速电弧喷涂技术在循环流化床锅炉管耐磨防腐中的应用举例［摘要］循环流化床（cfb）锅炉受热面管壁常因高温磨损与腐蚀，造成管子的泄露，使机组停机，严重危及电厂的安全运行等受热面的磨损问题，一直困扰着锅炉的正常运行。
通过实践，采用超音速热喷涂技术解决锅炉管的腐蚀和磨损问题，是切实可行的，且喷涂后在4年内不会因腐蚀和磨损造成该部位爆管等事故。
［关键词］超音速电弧喷涂，耐磨，应用，原理，技术参数，施工工艺，工艺流程，注意事项，技术要求。
一、锅炉“四管”防磨防腐喷涂的应用概述：cfb锅炉金属受热面的磨损通常出现在下列位置：1.燃烧室下部耐火层终端以上2-3m的密相区（严重）2.燃烧室四角耐火层上部管段（严重）3.水冷壁管焊缝部位（严重）4.炉顶出口两侧水冷壁管（严重）5.燃烧室上部水冷壁管（严重）6.水冷屏下部及两侧（严重）7.炉顶出气口及检测口两侧（严重）8.其它某些部位磨损与腐蚀产生的原因是与锅炉的工作状况及使用的燃料有直接关系。
锅炉燃煤室温度一般在900℃-1000℃，管壁温度也将达到450℃-550℃。
在工作中，沸腾的介质以粒子的形式对管壁高速冲刷，由于管壁材料一般是20g锅炉钢，由于处在高温状态，表面硬度较低，因而磨损较快，同时燃烧的燃料产生的h2s气体，对管壁有强烈的腐蚀作用，腐蚀产生的新物质在高温下硬度还低于20g锅炉钢，因而加剧了管壁的磨损。
特别是cfb锅炉，使用的燃料大多是含矸量较大的劣质煤，更加剧了锅炉各部件的磨损。
对锅炉管进行的各种防护，如：加装保护套、导向片、高铬合金耐磨瓦、堆焊等方法，在耐磨效果、热传导和运转等方面，或多或少的存在的缺陷。
经过多年的对比实验，并结合国外技术，目前采用热喷涂技术是唯一可行效果最佳方案。
这是因为采用热喷涂技术有以下好处：1、热喷涂工艺方法较多，能按照现场的需求，提供多种工艺，形成满足需要的涂层；2、涂层材料有数百种之多，可形成特殊性能的涂层，以满足不同的工况要求；3、涂层均匀度高，致密性好，且喷涂工件不变形，不会改变工件的物理和化学形态；4、涂层的物理性能、结合强度、膨胀系数及传热效果等方面，都能满足锅炉运转的要求；5、操作灵活方便、能在炉内及现场作业、施工速度快、成本较低。
超音速喷涂原理
超音速喷涂原理超音速喷涂是一种先进的表面涂覆技术，它利用高速气流将粉末或液态材料喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。
这种喷涂技术具有高效、高质、高精度的特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
那么，超音速喷涂的原理是什么呢？超音速喷涂原理的核心是利用气体动力学效应，将材料颗粒加速到超音速，并喷射到工件表面。
首先，喷涂材料经过加速器加速，进入到高速气流中。
随着气流的加速，材料颗粒也跟随气流加速，最终达到超音速。
当材料颗粒以超音速喷射到工件表面时，会产生高温高压的冲击效应，使材料颗粒瞬间熔化或变形，然后迅速冷却凝固，形成坚固的涂层。
超音速喷涂原理的关键在于气体动力学效应的应用。
气体动力学是研究气体在动态条件下的运动规律的科学，它包括了气体的压缩、加速、膨胀等过程。
在超音速喷涂中，气体动力学效应被充分利用，通过设计合理的喷涂系统和喷嘴结构，使喷涂材料能够在高速气流中达到超音速，从而实现高效喷涂。
除了气体动力学效应，超音速喷涂原理还涉及到热力学和材料科学等多个领域的知识。
在喷涂过程中，高速气流的运动会产生大量的动能，同时也会带走大量的热能，使喷涂材料瞬间升温。
这种快速的加热和冷却过程，对于材料的变形和固化起到了至关重要的作用。
此外，超音速喷涂原理还需要考虑到喷涂材料的选择和粒度分布等因素。
不同的材料对于超音速喷涂的适用性不同，而材料颗粒的粒度分布也会影响到喷涂涂层的质量和性能。
因此，在实际应用中，需要根据具体的喷涂要求和工件材料的特性，选择合适的喷涂材料和工艺参数。
总的来说，超音速喷涂原理是一种复杂的物理过程，它涉及到气体动力学、热力学、材料科学等多个学科的知识。
通过合理设计喷涂系统和喷涂工艺，充分利用气体动力学效应，可以实现高效、高质的涂覆，为工件表面提供优良的保护和功能性涂层。
超音速喷涂技术的不断发展和应用，将为现代制造业带来更多的可能性和机遇。
超音速电弧喷涂技术
防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术一、超音速电弧喷涂的原理电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。
其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。
但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。
其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。
超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。
粒子速度对涂层的性能有很大的影响。
粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。
有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。
粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。
随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。
超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。
粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。
超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。
同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。
超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。
超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。
我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。
电弧喷涂时，弧区的温度高达5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。
超音速电弧喷涂技术在双筒过滤器换向阀上的应用
间 接 触 面 积 大 ， 有 一 定 密 封 要 求 的预 紧 还 力 ， 以转 动 起 来 摩 擦 阻 力较 大 。 减 少 切 所 为 换 油 路 的 阻 力 ， 来 的 转 向 阀 采 用 黄 铜 铸 原 造 后加 工 （ 图 １ ， 些 大 型 过 滤 器 的 转 向 如 ）一 阀 重达 ２ ｋ 以上 。 ０ｇ 为节 省 有 色 金属 的消 耗 ， 降 低 零 件 制 造 成 本 ， 们 采 用 超 音 速 电 弧 我 喷涂技 ｅ Ｔｅｃｈ ｏｇｙ ｎｎｏｖ ｉ Ｈｅｒ ｌ ｎｏｌ ｌ ａｔ ｏｎ ａｄ
Ｑ！ ：
工 业 技 术
超 音 速 电弧 喷 涂 技 术 在 双 简 过 滤 器 换 向 阀上 的应 用
于 静 辉 （ 四平职 业大 学 吉林 四平 １ ６ ０ ） ０ ２ ３ 摘 要： 本文介 绍 了采 用超音速 电弧喷涂 在普通金 属材 料上喷涂 黄铜涂层 ， 用于 制造双 筒过 滤器上 的换 向 阀零件 ， 节约 了有 色金 属， 降低
起来的新技 术 ， 音速 电弧喷涂机主 要 由 超 主 机 电源 、 音 速 电 弧 喷 枪 、 丝 机 构 、 超 送 控
３改进后的制造 方法
制 系 统 和压 缩 空 气 系 统组 成 。 两 根 丝 状 将 采用 ＨＴ１ ０ 造 转 向阀 ， 图样 尺 寸预 铸 ５ 按 金 属喷 涂材 料 送 进 电弧 喷 枪 中 的 两 个 导 电 留涂 层 量 半 精加 工 ， 工 后 喷 涂预 处 理 、 加 喷 补 具 嘴 内 ， 电 嘴分 别连 接 高 电流 、 电 压 的两 涂 、 充 加 工 ， 体 工 艺 如 下 ： 导 低 极。 当金 属 丝 前 进 至 相互 接 触 时 ， 们 短 路 它 （） １预加 工 ： 铸件 清 砂 、 退火 、 械加 工 。 机 瞬 间 产 生 的 电弧 ， 达 到 ５ ０ ℃以 上 的 高 由于 只 需 要 在 圆锥 外 表 面 作 黄 铜 涂 层 ， 可 Ｏ０ 在 ～２ ａ 即 温 ， 丝 材 端 部 熔化 ， 被 极 高 速 度 的 压 缩 机 械加 工 阶 段可 预 留 １ ｒｍ涂 层 厚 度 ， 使 并 空 气流 （ 约达 两 倍 音 速 ） 雾化 呈 微 熔 滴 ， 熔 需 要 喷 涂部 位 多切 去 １ ｒ ｍ， 微 ～２ ａ 按半 精 加 工 滴 被 压缩 空 气流 带动 以超 音速 （ ０ ｍ／ 以 的 尺 寸 精 度 即可 。 余 部 位 可加 工 到 最 终 ４０ ｓ 其 上 ） 向 工 件 表 面 并 沉 积 ， 成 电 弧 喷 涂 图样 要 求 。 射 形 层。 由于 在 喷 枪结 构 采 用 了拉 瓦 尔 喷 嘴 ， 当 （ ） 涂 预 处 理 ： 了使 涂 层 与 基 体 材 ２喷 为 压 缩 空 气 经 过 拉 瓦 尔 喷 嘴 时 ， 流 速 度 便 料 很 好 地 结 合 ， 件 表 面 必 须 清 洁 、 糙 。 气 零 粗 可 显著 增 加 ， 带 动 雾 化 粒 子 即 可 实 现 超 为 此 ， 要对 零 件 表 面 进 行 净 化 和粗 化 处 其 需 音 速 喷 涂 。 音 速 电 弧 喷 涂 层相 比 于 普 通 理 。 化 处理 的 目的 是 除 去 工 件 表 面 的 所 超 净 电弧 喷 涂 层 具 有 更 细 小 的 涂 层 组 织 、 致 有 污 垢 ， 氧 化 皮 、 渍 、 漆 及 其 他污 物 ， 更 如 油 油 密 的 涂 层 结 构 、 高 的 结 合 强 度 ， 可 以喷 关 键 是 除 去 工 件 表 面 和 渗 入 其 中 的 油 脂 。 更 既 蒸 碱 涂 各 种 合 金 丝 材 ， 钼 、 、 、 铜 、 合 可 采 用溶 剂 清 洗 法 、 汽 清洗 法 、 洗 法 及 如 铝 锌 紫 铜 金、 巴氏 合 金 ， 可 以 喷 涂 陶瓷 材 料 【。 也 ｌ １ 加 热 脱 脂法 等 。 法 的 选择 要 根 据 涂 层 的 方 由于 超 音 速 电 弧 喷 涂 具 有 能 源 利 用率 设 计 要 求 及 基 材 的 材 质 、 状 、 形 厚薄 、 面 表 高 、 层结 合力 强 、 隙率 低 、 备 简单 、 涂 Ｌ 设 施 原 始 状 况 以 及 施 工 条 件 等 因 素 而 定 。 粗 化 处 理 的 目 的 是 增 加 涂 层 与 基 材 间 工 灵 活 方便 等 优 点 ， 年 来 被 广 泛 应 用 于 近 机械、 化工 、 电力 、 金 行 业 。 文 介绍 采 用 的接 触 面 ， 大 涂 层 与 基材 的机 械 咬 合 力 ， 冶 本 增 超 音 速 喷 涂技 术在 普 通 金 属 材 料 表 面 喷 涂 使 净 化 处 理 过 的 表 面 更加 活 化 ， 以提 高 涂 黄 铜 涂 层 ， 造 双 筒 过 滤 器 的换 向 阀 。 制 层与基材的结 合强度 。 同时 基 材 表 面 粗 化 外 线 测 温 仪 。 还 改 变 涂 层 中 的 残 余 应 力 分 布 ， 提 高 涂 对 由 于 超 音 速 电弧 喷 涂 喷 射 速 度 大 ， 雾 ２双筒过滤器 介绍 层 的 结 合 强 度 也 是 有 利 的 。 化 处 理 的 方 化 效 果 好 ， 粒 细 小 ， 形 成 的涂 层 细 腻 、 粗 颗 所
超音速电弧喷涂表面合金化防腐技术
雾 化 减 小 了粒 子 的粒度 ，降低 了涂 层 的粗 糙 度 。粗
糙度 是 涂层 的一项重 要性 能 指标 ，它 取决 于雾化后 粒子 的粒度 。超 音速 雾化 加 强 了气 流对 丝 材端 部熔
化金 属 间 的作 用 ，雾化 的粒 子细 小 均匀 ，大 大降 低
涂 与普 通 电弧 喷涂 有根本 的区别 ，即超音 速 电弧 喷 涂 是采 用超 音 速雾 化 。其 优 点是 ：雾化 效果好 ，雾
化后 的粒 子细 小均 匀 ，速度 高 。粒 子速 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对 涂层 的
设 备 的使 用寿命 。
性 能有 很 大 的影响 ，粒 子速 度高 ，有利 于粒 子 间的 结合 ，从 而提 高涂 层 的结 合 强度 和 内 聚强度 ，降低 涂层 的孔 隙率 。粒 子速 度越 高 ，越 有利 于获 得高 质 量 的涂 层 。随着 热 喷涂设 备 的更 新换 代 ，粒 子速 度 在不 断 提 高 ，涂 层 的质量 也 不断得 到改善 。超音 速
缩 空气 的 基 础 上 ，加 入 了 丙 烷 或 者 丙 稀 等 活性 气
体 ，过 饱和 的 活性气 体 和 压缩 空 气 （ 力 均在 ０ ７ 压 ．
ＭＰ ａ以上 ） 在 燃 烧 室 混 合 ，经 过 电 火 花 塞 点 燃 ， 燃 烧后 产生 压力 ，形 成 高速 的热 气 流通过 喷 嘴 ，同 时燃 烧 于丝 材端 部 的 电 弧将 均匀 送 进 的 丝材 熔 化 ， 经 超音 速活性 火焰 气 流将 熔化 的丝材 雾化 为 粒度细 小 、分 布 均匀 的 粒 子 ，喷 向工 件 基 体 表 面 形 成 涂
关键词 ：电弧 喷涂 ；涂 层 ；防腐
超音速电弧喷涂制备铝青铜涂层工艺研究
硬度 为 ＨＶｌ０ ④ 喷涂效 率 高 ， 涂不 锈 钢 丝沉 积 ８； 喷
效 率高 达 ７ ； 涂 层孔 隙率 低 ， 层 呈 现典 型 的 ５ ⑤ 涂 层 状组 织结 构 ， 层孔 隙大 小平 均为 ４ ３ ｍ， 隙 涂 ． ２Ｆ 孔
率 约 为 ４／；⑥ 喷 涂 颗 粒 细 小 均 匀 ， 均 粒 度 为 ９ ６ 平
６ｂ 一
—
４ Ｆ ７Ｄ ‘ ｒ —２
式 中 ： 为喷涂 层拉 伸结 合 强度 ， ａ Ｆ 为喷 涂层 ＭＰ ；
被 拉 断时 的外加 载荷 ， Ｎ；Ｄ 为 圆柱体 Ａ 或 者 Ｂ的
直径 ， ｍｍ。
积 。本试 验采 用 的是棕 刚玉砂 （ ， Ａ１Ｏ。 适用 于 硬度 ｚ 值 为 ４ ＨＲ ０ Ｃ左 右 的 工 件 表 面 ） 。可 简 单 地 用 肉 眼 观察 判 断喷砂 后 工件 的表 面粗糙 度 是否 合格 。为 了
２ １ 试 验材 料 ．
测定 涂层 结合 强度 ， 图 ２ 示 。 如 所
本 实验所 使 用 的涂 层 材 料 为 ＱＡ１ ２铝 青 铜 合 ９ — 金， 其抗 海水 腐蚀 性 能及 耐磨性 能 较好 ， 含稀 贵元 不 素 ， 本 比锡 青铜 低 ， 用 作 船 用 零 件 、 工 机 械 中 成 可 化 的高 压 阀 门 ， 可用 作 承 受 中等 载 荷 的 耐 磨 件 。试 也
验 基 体 材 料 为 Ｑ２ ５钢 ， 板 尺 寸 １ ０ ｍｍ × ３ 试 ２
７ ０ｍｍ×１ ０ｍｍ， 材 １ 棒 ５ｍｍ×６ ５ｍｍ。ＱＡ１— ９２
基 体 凉 层 粘 结 剂 基体
图 ２ 喷 涂 层 结 合 强度 的拉 伸 试 样 试 验
对 圆柱 体形 状 Ａ（ 料 为 Ｑ２ ５钢 ） 材 ３ 的端 面进 行
超音速电弧喷涂技术在锅炉防磨防腐中的应用
时， 就会引起氯化碱和硫酸碱等化合物粉附在过热
作者筒介 ： 文卫东（９８一 ， １ ０ １６ ） 男， ９ 年毕业 于昆明理 工大学机械 制造专业 ， 师． ９ 工程
南
方
金
属 ２１ ０ １年第 ３期
Ｓ Ｕ Ｈ Ｒ Ｔ Ｌ Ｏ Ｔ Ｅ Ｎ ＭＥ Ａ Ｓ
器管上． 过热器在管壁温度较高时， 会形成更多的低
文 卫 东
（ 广东省韶关钢铁集 团有 限公 司 ， 广东 韶关 ５２ ２ ） １１ ３
摘
要： 探讨利用超音速 电弧 喷涂 技术 解决燃煤燃气锅炉运行 中磨损和腐蚀 问题 ， 延长锅 炉的检修周 期 ， 高锅炉 提
的使 用寿命． 关键词 ： 电弧喷涂 ；锅炉 ；防磨损 ；防腐蚀
中图分类号 ： Ｋ２５ Ｔ ２ 文献标 识码 ： Ｂ
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｌ ａ ｏ ｉ ｌｃｒｃ ａ ｃ ｓ ｒ ｙ ｎ ｅ ｈ ｉ ｕ ｐ ｉ ｔ ｆｕ ｔ ｓ ｎ ｃ ｅｅ ｔｉ ・ ｒ ｐ ａ ｉ ｇ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｃ ｏ ｒ
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（ ｈｏｕｎＩ ｎ＆Ｓｅｌ ｒｕ ｏ ，Ｌｄ ， ｈｏｕｎ５ ２ ２ ， ｕｎ ｄｎ ） Ｓ ａｇａ ｏ ｒ ｔ ｏ ｐＣ ． ｔ． Ｓ ａｇａ １ １３ Ｇ ａ ｇｏｇ ｅＧ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｒｂ ｅ ｓ ｏ ｉｔ ｄ ｗｉ ｗ ａ ｎ ｏ ｒｓｏ ｎ ｔ ｅ ｇ － ｎ ｏ ｌ ｕ ｉ ｇ ｂ ｉ ｒ ｅ ｅ ｓ ｌｅ ｙ ｅ ｌ ｙｎ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ａ ｓ ｃ ａｅ 山 ｅ ｒａ ｄ ｃ ｒ ｉｎ ｉ ｈ ａ ａ ｄ ｃ ａ－ｂ ｒ ｎ ｏｌ ｓｗ ｒ ｏ ｖ ｄ ｂ ｍｐ ｏ ｉｇ ｏ ｓ ｎ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉ ｌｃｒｃ ａｃ ｓ ｒ ｙｎ ｃ ｎｑ ｅ ｙ Ｓ ｏ ｎ ，ｔ ｅ ｂ ｉ ｒ ｖ ｒ ａ ｌｐ ｒ ｄ Ｗａ ｒ ｌｎ ｅ ｈ ｌ ａ ｎ ｃ ｅｅ ｔ — ｐ ａ ｉ ｇ ｔ ｈ ｉｕ ．Ｂ Ｏ ｄ ｉ ｇ ｈ ｌ ｅ ｈ ｕ ｅ ｏ ｓ ｐ ｏ ｇ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅｂ ｉ ｒｌｎ ｅ － ｒ ｓ ｉ ｒ ｅ ｏ ｅｏ ｉ ｏ ｎ ｌ ｇｖ ｈ ｏ ｅ ｏ
锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案
锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案一、技术方案的背景锅炉作为动力设备之一，广泛用于工厂、电厂、供暖系统等领域。
锅炉的水冷壁作为锅炉的主要承压部件之一，对其安全性、寿命、热效率等方面都有着重要作用。
然而，锅炉的水冷壁在运行过程中容易出现磨损和烧蚀等问题，这些问题不仅会导致锅炉的运行效率降低，还会严重地威胁锅炉的安全运行。
因此，如何保护锅炉的水冷壁，延长其使用寿命成为锅炉领域的核心问题之一。
近年来，超音速电弧喷涂技术得到了广泛的应用。
该技术具有喷涂速度快、涂层质量好、覆盖率高等优点，因此值得探讨其在锅炉水冷壁领域的应用。
二、技术方案的原理超音速电弧喷涂技术是指使用电弧产生超音速燃气流动，将喷雾材料喷涂在工件表面，形成一层均匀、致密、高质量的覆盖层。
该技术的主要原理包括以下几个方面：1、电弧的产生在超音速电弧喷涂技术中，电弧是产生高温高压的关键。
一般来说，电弧的产生通过电场作用或热电致发射方式来实现。
2、超音速燃气流动超音速燃气流动是超音速电弧喷涂技术的另一重要组成部分。
喷雾材料通过超音速燃气流动喷涂到工件表面，形成一层均匀、致密、高质量的覆盖层。
3、喷涂速度的控制超音速电弧喷涂技术的喷涂速度非常快，通常在500-1000m/s之间。
因此，喷涂速度的控制是该技术的关键之一。
三、技术方案的应用1、提高锅炉水冷壁的耐磨性锅炉水冷壁在使用过程中经常受到高温、高压的影响，容易出现磨损和烧蚀等问题。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层耐磨涂层可以有效地提高水冷壁的耐磨性，延长水冷壁的使用寿命。
2、提高锅炉水冷壁的抗腐蚀性水冷壁在使用过程中可能出现腐蚀问题，这不仅会降低水冷壁的使用寿命，还会对锅炉的安全运行造成威胁。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层耐腐蚀涂层可以有效地提高水冷壁的抗腐蚀性，保护锅炉的安全运行。
3、提高锅炉的热效率锅炉水冷壁的热效率对整个锅炉系统的运行效率有着重要的影响。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层高导热涂层可以提高水冷壁的导热性能，提高锅炉的热效率。
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防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术
一、超音速电弧喷涂的原理
电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。
其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。
但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。
其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。
超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。
粒子速度对涂层的性能有很大的影响。
粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。
有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。
粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。
随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。
超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。
粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。
超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。
同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。
超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。
超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。
我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。
电弧喷涂时，弧区的温度高达5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。
二、超音速电弧喷涂的技术优点
超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点：
1、热效率高。
火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8－15%。
而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70－80%。
2、生产效率高。
电弧喷涂的生产效率高，表现在单位时间内喷涂的金属丝材多。
一般情况下，其生产效率是火焰喷涂的8倍以上。
3、操作简单，安全可靠。
电弧喷涂设备没有复杂的操纵机构，只要把工作电流、电压根据喷涂材料的不同选在规定范围内，均可保证喷涂质量。
现场仅使用电能和压缩空气，不用氧气和乙炔等易燃气体，安全可靠。
4、涂层结合强度高。
电弧喷涂可在不提高工作温度，不使用贵重金属的条件下获得较高的结合强度，一般可达20MPa,是火焰喷涂涂层强度的2.5倍。
而超音速电弧喷涂涂层的结合强度可达60MPa，与等离子的质量接近。
5、涂层孔隙率低。
涂层表面的孔隙率普遍低于1%，提高了涂层的耐磨耐蚀性能。
由于超音速电弧喷涂具有独特的优点，因此在材料防腐、耐磨，修旧利废以及电力生产领域得到广泛的应用，产生了很大的经济效益和社会效益。
超音速电弧喷涂的研制和应有成功，说明该技术具有高度的先进性和科学性。
具体表现如下：
1、应用空气动力学原理和计算机设计以及拉伐尔喷嘴等手段，成功研制出超音速电弧喷枪，大幅度提高粒子速度，测得的粒子速度超过了当前国内外电弧喷涂粒子速度，其中铝离子最大速度为385.7m/s。
2、设计的超音速电弧喷涂电源，起弧可靠，还有拉伐尔喷嘴对气流的加速作用，拉长了电弧并能保持电弧稳定，有效提高了丝材粒子的雾化效果和涂层的致密度、结合强度。
3、喷枪采用气冷式，解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，提高了气流的质量，致使粒子的速度和涂层质量都得到提高。
4、该技术具有较高的实用价值和推广价值。
超音速电弧喷涂技术在当前电弧喷涂领域处于国际领先水平。
三、超音速电弧喷涂在热电厂中的应用
在我国，“锅炉四管”的磨损腐蚀一直是困扰CFB锅炉电站的瓶颈问题。
由此引起的锅炉爆管、泄漏，腐蚀，停炉检修等造成的经济损失和社会影响是十分巨大的。
锅炉四管因长期处在硫化腐蚀、高温氧化和粒子冲刷的环境中，工作环境十分恶劣。
为解决磨损腐蚀失效问题，在国外，采用电弧喷涂技术，例如美国、德国、前苏联、日本等国，在锅炉四管上，喷涂不同的合金材料，对减缓锅炉管子的磨损腐蚀，延长使用周期，是很有效果的。
在国内超音速电弧喷涂技术也得到广泛应用，如我公司先后为国内几十家电厂对锅炉四管、外置式换热器、炉膛埋管受热面、冷渣器中的热交换器、水（汽）冷式旋风分离器膜式壁、炉膛水冷壁卫燃带及其炉顶出口四周易磨损部位进行了喷涂，都取得了明显效果。
四）、喷涂工艺、涂层材料特性
1、喷涂工艺
喷涂工艺主要包括两部分：表面预处理和喷涂。
先采用石英砂进行预处理，以除去管件表面的氧化物，使待喷涂的表面变得光洁，提高涂层的结合强度。
涂层厚度厚度一般为0.3－0.5mm，喷涂距离为150－200mm，喷涂角度90°。
2、涂层材料及其特性
涂层材料种类
a、镍铝合金规格Ф3.0mm Ф2.0mm
b、镍铬钼锰防磨合金规格Ф3.0mm Ф2.0mm
c、高铬镍钒锰基防磨合金规格Ф3.0mm Ф2.0mm Ф1.6mm
材料特性
▲ 在所有金属喷涂材料中具有最低摩擦系数0.08—0.12
▲ 涂层具有超级结合强度>50Mpa
▲ 高耐磨性能使用寿命1—3年
▲ 耐高温在950℃的高温下仍具有高强度的耐磨防腐性
▲ 高硬度HV∽380（加载100ｋｇ）
▲ 热传导性能极佳
▲ 热膨胀系数极小 6.8×10-5/℃。