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。

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。

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。

超音速火焰喷涂工艺流程一、工艺准备为了作好施工准备工作，其施工需要具备以下条件：1.1电源：380V 20KW 三相交流电1.2 气源：气压＞5kgf 流量＞5m3/min1.3 喷涂工件的位置离主机放置位置的距离不超过15m1.4 搭设好施工部位所需的脚手架二、喷涂技术规范：1、喷涂准备：2.1.1 根据实际需要搭好脚手架。

2.1.2 清除受热面上的油脂、杂物等。

2、表面预处理：2.2.1 表面清理清除油污，铁锈，漆层等，使工件表面洁净，油污油漆可以用溶剂清洗剂除去。

如果油渍已经渗入基体材料，可以用火焰加热除去，对锈层可以进行酸浸，机械打磨或喷砂除去。

2.2.2 通过喷砂进行表面粗化，喷砂目的是为了增强涂层与基体的结合力，消除应力效应。

喷砂砂料可以选择石英砂、氧化铝砂、冷硬铁砂等。

砂料以锋利坚硬为好，必须清洁干燥，有尖锐棱角。

其尺寸，空气压力的大小，喷砂角度、距离和时间应该根据具体情况确定。

喷砂后达到Sn3级以上粗糙度2.2.3 非喷涂部位的保护喷涂表面附近的非喷涂需要加以保护，可以用耐热的玻璃布或石棉而屏蔽起来。

3、喷涂3.1 喷涂前，在表面预处理和喷涂工序之间需中间停留时，应对经预处理的有效表面采用干净牛皮纸或塑料膜等进行覆盖保护。

3.2 喷涂材料选用：镍铝合金粘结底层（厚度0.02~0.05mm）；50%Ni50%Cr混合喷涂粉末（厚度0.5mm）Al喷涂粉末盖面（厚度0.2mm）3.3 洁净气路经冷冻式干燥机及三级过滤即可获得干燥洁净的压缩空气。

3.4 喷涂设备选用选用DF-3000型超音速喷涂设备。

3.5 喷枪选用选用超音速火焰喷涂，其雾化气流速度大于1500m/s，粒子速度达到500m/s以上，涂层孔隙率可控制在5%以内，涂层与基体的结合强度也得到了明显的改善。

3.6 喷涂工艺参数：3.6.1 粒子喷涂速度：＞500m/s3.6.2 喷涂粉末粒度：300μm-400μm3.6.3 氧-燃气流量和比例：2-13.6.4 送粉量：10g/min3.6.5 雾化空气压力：8kg3.6.6 喷涂距离：250mm；喷涂角度：＜45°3.7 喷涂方式：采用井字型喷涂方式，分层、分区作业，每区5-6m2，镍铝合金打底喷涂1遍；50%Ni50%Cr混合粉末喷涂3~4遍；Al粉末喷涂盖面1遍，粉末每遍的喷涂厚度控制在0.2㎜左右。

超音速喷涂原理
超音速喷涂是一种高速喷涂技术，利用超音速喷涂设备将材料颗粒加速到超音速并喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。

这种喷涂技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶建造等领域，具有高效、节能、环保等优点。

超音速喷涂原理主要包括材料加速、喷涂过程和涂层形成三个方面。

首先，材料加速是超音速喷涂的关键环节。

在超音速喷涂设备中，通过高压气体或电磁场的作用，将材料颗粒加速到超音速。

这种高速加速可以大大提高材料颗粒的动能，使其在喷涂过程中具有更强的穿透力和沉积能力。

其次，喷涂过程是超音速喷涂的核心环节。

加速后的材料颗粒通过喷嘴喷射到工件表面，与表面发生剧烈的碰撞和摩擦，使材料颗粒的动能转化为热能，从而形成坚固的涂层。

喷涂过程中，喷涂速度、喷涂距离、喷涂角度等因素都会对涂层的质量产生影响，需要精确控制。

最后，涂层形成是超音速喷涂的结果。

经过喷涂过程后，材料颗粒在工件表面形成均匀致密的涂层，具有优异的耐磨、耐腐蚀、绝缘等性能。

涂层的质量和性能取决于材料的选择、喷涂工艺的控制以及工件表面的预处理等因素。

总的来说，超音速喷涂原理是利用高速喷涂设备将材料颗粒加速到超音速并喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。

这种技术在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域具有重要应用，为提高工件表面的性能和延长使用寿命发挥着重要作用。

随着材料科学和喷涂技术的不断发展，超音速喷涂技术将会更加完善和成熟，为工业生产带来更多的便利和效益。

超音速电弧喷涂概述超音速电弧喷涂（Supersonic Arc Spraying）是一种常见的热喷涂技术，用于在材料表面形成高质量的涂层。

它结合了超音速喷射和电弧放电的原理，适用于各种材料的喷涂，包括金属、合金、陶瓷等。

超音速电弧喷涂技术具有高效率、低温度、低氧化和低氢损失的特点，被广泛应用于领域。

工作原理超音速电弧喷涂的工作原理基于热喷涂的基本原理，即将喷涂材料加热到熔融或部分熔融状态后通过喷嘴喷射到基材表面，并快速凝固形成涂层。

超音速电弧喷涂具体的工作步骤如下：1.喷涂材料预处理：将要喷涂的材料制成粉末状，并经过预处理，如筛分、除尘、干燥等，以确保喷涂质量。

2.电弧放电：在电弧喷涂设备中，通过电极产生高温的电弧，使粉末颗粒在电弧中熔化并加速。

3.超音速喷射：由于电弧的高温和高速气流的作用，熔融的喷涂材料被加速到超音速并通过喷嘴喷射出来。

4.冷却和凝固：超音速喷射的喷涂材料与基材接触后会迅速冷却并凝固，形成均匀致密的涂层。

5.涂层处理：涂层形成后，可以进行后续的处理，如热处理、打磨、抛光等，以提高涂层的性能和质量。

应用领域超音速电弧喷涂技术在许多领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 航空航天超音速电弧喷涂技术在航空航天领域中用于涂层修复、表面保护和功能增强。

涂层可以提供优异的耐磨、耐蚀和热阻抗性能，用于飞机发动机叶片、涡轮、燃烧室等部件的涂层修复和功能增强。

2. 汽车工业超音速电弧喷涂技术在汽车工业中广泛应用于引擎、排气系统、刹车系统等零部件的涂层修复和功能增强。

涂层可以提供良好的耐磨、降噪和热阻抗性能，延长零部件的使用寿命。

3. 石油和天然气工业超音速电弧喷涂技术在石油和天然气工业中用于涂层修复和功能增强。

涂层可以提供耐蚀、防磨和耐高温性能，用于管道、阀门、接头等设备的涂层修复和功能增强。

4. 电力工业超音速电弧喷涂技术在电力工业中用于涂层修复和功能增强。

涂层可以提供优异的耐蚀、耐磨和耐高温性能，用于发电机、涡轮、导叶等设备的涂层修复和功能增强。

锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案一、技术背景锅炉水冷壁是锅炉中的重要部件，其外表面需要具备很高的防腐和耐磨性能，以保证长期运行的稳定性和可靠性。

目前锅炉水冷壁常用的防护方式有喷涂、堆焊、涂层等多种技术，其中喷涂技术因为工艺简单、涂层结实且附着力好等优点，已被广泛应用。

针对目前传统喷涂技术存在的缺点，如喷涂效率低、涂层硬度和附着力不高、易出现气孔和缺陷等问题，本方案提出了采用超音速电弧喷涂技术进行锅炉水冷壁喷涂的方案。

二、技术原理超音速电弧喷涂技术是通过高压电弧产生高温气体流，并将粉末物料加速到超音速速度喷涂到基材表面的一种喷涂技术。

与传统的火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂拥有以下优点：1. 喷涂效率高，可以实现较薄的涂层厚度；2. 涂层硬度高、耐磨性良好，可以提高基材表面的抗磨性；3. 涂层的附着力很大程度上得到保证，因为喷涂速度和溶质蒸汽压的关系不受基材性质影响；4. 涂层表面光滑，涂层质量稳定，能够避免因涂层内部结构和气孔而产生的表面缺陷。

三、技术步骤1. 喷涂设备的配置超音速电弧喷涂需要配备相应的设备，包括进料喷枪、粉末喷头、高压电源等，同时还需要提供氮气等惰性气体来制造气氛。

2. 涂层材料的选择超音速电弧喷涂需要选用合适的喷涂材料，一般涂层材料用金属材料或陶瓷材料比较良好。

在水冷壁的涂层中，涂层材料的选择需要注意其综合性能：防腐性能、耐磨性能、抗氧化性能和附着力等。

在具体应变下，可以考虑使用具有良好耐磨性能和抗氧化性能的硬质合金或陶瓷材料。

3. 喷涂参数的选择超音速电弧喷涂的喷涂参数决定了涂层的质量和性能。

在水冷壁的喷涂中，选择合适的电弧电流、进料速度、供气压力、粉末物料的尺寸和品质等，经过多次实验调整后确定合适的喷涂工艺参数，以保证形成优良的涂层。

4. 喷涂操作的实施通过优化涂层材料和喷涂参数来控制和保证喷涂质量。

本方案在喷涂过程中一般采用机械扫描和自动移动的工艺，保证了涂层的均匀性和质量稳定性。

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。