热喷涂

一、热喷涂原理

●热喷涂是采用各种热源使无机涂层材料加热熔化或半熔化;

●然后用高速气体使无机涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面;

●形成无机涂层的工艺过程。

二、热喷涂原理示意图

三、现场准备：

为了作好施工准备工作，其施工需要具备以下条件：

⑴施工空间  足够施施工操作空间，保证工作中粉尘和砂粒不伤及到人。

⑵通风条件  施工作业面后部保证抽风通畅良好，保证喷砂喷涂的烟尘及时被抽走。

⑶照明用电  在没有足够的照明设施前，保证炉内可采用36V安全电源，须做好漏电保

措施。

⑷工程用电  380V  80KW    三相交流电

⑸尽量避免交叉施工  保证施工过程中不存在较大交叉作业，以免影响正常施工进度。

⑹施工脚手架  施工作业面底部以下10厘米往上架设。层高1.8米，跳板宽少50厘米。层与层之间设置爬梯，各级不超过50厘米；脚手架与水冷壁之间留有100～200毫米距离。保证脚手架与水冷壁交接处的正常施工。

⑺喷砂高度  喷砂施工垂直高度不高于25米。如果超过高度，需将喷砂机吊装至相应高度位置。

⑻喷涂主机  摆放位置与工件的位置距离不超过15米。

⑼施工用电供应  施工用电380V三相交流电由业主提供至本项目施工现场电源开关处，施工用电源线由我公司施工人员提供。

⑽临时场地 

A施工设备和工具箱及材料堆放用场地可在锅炉平整场地面进行布置，占场地面积约30平方米详见（布置图）。

B施工石英砂堆放场地约占15平方米，规划在设备放置场地，方便施工。

C上述两处用场地共约50平方米，均需由工程项目部进行防雨防水处理。

D喷砂设备2台共占场地面积6平方米，需根据现场施工进行高度调整，并计划约10平方米石英砂用场地。

E喷涂设备占场地2平方米，在施工中根据实际情况进行高度调整。

F需生活用水点1处，满足日常卫生使用。

G上、下班解送车辆需临时占场地12平方米。

附表：

四、施工准备：

①根据实际需要搭好脚手架。

②清除受热面上的大块焦、杂物等。

③对管壁需实施喷涂的部位进行全面的质量检查，如发现需要修整补强的部位应及时向甲方提出。

④利用现场已有条件进行设备就位、电气接线、气源管线连接及磨料回收帆布铺设工作。

五、施工流程：

1、表面喷砂：

1、喷砂对基体表面的作用

①表面清洁：去除被喷表面的各种污染物，特别是油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀物。工作面清洁度达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的Sa3.0级。

②表面粗糙：热喷涂涂层与基体的结合以机械结合为主，这就要求基体前处理不仅要除油除锈，还要粗化表面，使用面具有一定的粗糙度。表面粗糙度达到GB11373-89《热喷涂金属件表面预处理通则》中规定的Rz60～90μm，对管壁厚度不会造成任何损伤。

喷砂处理的目的：

a、增大喷涂层与基体的接触面积，提高涂层结合度。

b、增加涂层材料与基体表面的相互镶嵌、咬合，起到“锚钩”作用，提高涂层与基体的附着力。

2、活化表面：

喷砂给喷涂提供了活性表面能力：如晶格缺陷、塑性变形，产生一定的应力状态，以利于增加喷涂粒子与基体表面附着力，提高喷涂颗粒与基体的微冶金结合能力。活化效果分析如下：

①喷砂使工件表面在经过砂粒的反复打击后形成一定的残余压应力，尽管该应力数值极小，但对于松驰工件在喷涂过程中涂层热应力，对提高涂层的结合强度有利，同时也可以提高工件的疲劳强度。

②喷涂可除去工件表面上的有机污染物和氧化层，并能增大金属表面晶粒的塑性变形和造成晶格缺陷，使基体表面处于容易发生化学反应的状态，有助于喷涂颗粒与基体表面间的物理化学结合強度。

3、喷砂对管壁厚度损伤说明：喷砂只是喷除表面的污杂物，其喷除管壁厚度≤15μm，此厚度薄，对整个管壁厚度不会产生影响，其次喷砂作业不会产生对管壁的拉裂和吹损，第三喷砂作业是均匀进行的，整个表面的厚度减损是一致的，综上所述喷砂作业只是对炉管达到干燥、清洁、活化表面，提高涂层结合强度一种行之有效方法，不会损伤管壁厚度。

所以工件喷涂前进行喷砂处理是极为必要的。而且喷砂后的工件应尽快进行喷涂，时间越短表面活化效果越好，涂层质量越高。

A、喷砂要求：先选用16～18目棕刚玉对工件表面进行粗喷，使其表面清洁度达到Sa3.0级，然后用14～16目棕刚玉进行表面糙化处理，表面粗糙度达Rz60～90μm，所用砂粒必须清洁、干燥，喷砂区域设围护及其它回收措施，确保不污染周围环境，经现场工程师确认后方可进行喷砂。对达不到预处理要求的部位需进行重新喷砂，在进行重新喷砂时要注意对合格部位的保护。

B、喷砂机选用： TS9015型高效喷砂设备

C、压缩空气质量要求：自备空压机，排气流量≥6m3／min，工作压力0.55～0.8Mpa。

D、操作方法：喷砂距离150～200毫米，喷砂角度与基体50～70℃。

E、操作顺序及检验要求：先用棕刚玉喷2遍，完全去除钢材表面的锈、氧化皮、结焦等，并露出灰白色金属光泽，喷棕刚玉作用仅仅是糙化基材表面，达到喷涂要求的表面粗糙度，而不会对管壁厚度造成任何损伤，用粗糙度样块对照检验，喷砂后管壁表面应干燥，无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈斑及其它杂物，基材表面呈现均质的灰白色金属外观。

F、在喷涂前应检查预处理的表面：发现有锈蚀或部位不合格的应重新进行处理，。若发现有严重减薄或裂纹现象时，提请甲方换管或补强。喷砂完工后在2～4小时内必须进行喷涂作业。

3、超音速电弧喷涂：

TS500型超音速电弧喷涂系统由电源、送丝机、超音速电弧喷枪、空压机、储气罐、油水分离器等设备组成，该技术是我公司通过引进先进设备和自行研发的热喷涂新技术，被美国、日本等发达列为二十一世纪表面工程关键技术。该喷涂技术采用燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经拉瓦尔喷嘴加速后的超音速气流将熔化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，喷向工件形成涂层。熔化粒子与基材主要以机械、物理和冶金等方式结合，其结合强度可达65MPa以上。与普通电弧喷涂和火焰喷涂相比，超音速电弧喷涂具有更高的粒子飞行速度、更强的结合强度、更低的孔隙率、涂层均匀度高、致密性好、且喷涂粒子到达工件表面时温度不足80℃工件不会变形，可获得高质量的涂层。

A丝材选用：φ2.0毫米 KM99超硬耐磨喷涂丝材   

涂层性能:现对我公司选用KM99超硬耐磨喷涂丝材采用超音速电弧喷涂所制备的涂层作出以下描述：

具体微观结构为:Cr3C2及其在喷涂过程生成物的混合相作为硬质点，相当于涂层结构中的骨架；NiCrB具有良好的延展性及耐腐蚀性，作为硬质点的载体。硬质点镶嵌在载体中，在载体中均匀分布。

耐磨性要求:Cr3C2及其在喷涂过程生成物的混合相作为硬质点，成为涂层结构中的骨架，受到冲蚀质点冲击。众所周知铬的碳化物具有相当高的硬度，完全能够满足耐磨性的要求。

延展性要求:铬的碳化物具有相当高的硬度，但热胀系数与基体相差很大，这就要求载体应具有良好的延展性，也就是具有与基体相近的热胀系数。NiCrB作为载体加上打底层（NiAl）的过渡保证了整个涂层的延展性，在温度不断变化过程中不开裂。

耐腐蚀要求:涂层在烟气中具有腐蚀性介质的条件下工作，NiCrB具有良好的抗腐蚀性，保证不会因为载体的腐蚀而造成硬质点的失效脱落，从而直接影响涂层的耐磨性能。

B洁净气路：经油水分离器即可获得干燥洁净的压缩空气。

C喷涂设备选用：选用TS500型超音速电弧喷涂机、专用喷涂电源及配套送丝装置等。

D喷枪选用：选用超音速电弧喷枪，其粒子速度达到470m/s以上，涂层孔隙率可控制在0.9%以内，同时涂层与基体的结合强度也得到了明显的改善。

E、喷涂工艺参数：

a 电弧电压：32～34V

b 电弧电流：160～200A

c 雾化空气压力：0.55Mpa

d 喷涂距离：150～200毫米

e KM99超硬耐磨喷涂丝材涂层厚度：0.6-0.8毫米

F、喷涂方式：为防止在喷涂过程中产生局部温度过高，在实际操作中控制层间温度不得高于800C。在每个施工区域或每天施工区域交界处应设计出过渡层，在过渡层处涂层厚度应由厚到薄并设明显标记。在具体施工中我公司确定在夜间进行喷砂，白天进行喷涂工作。采用井字型喷涂方式，分层、分区作业，局部区域喷涂达到工艺设计厚度后再移换到其他区域，确保喷涂层的厚度均匀及结合力，防止出现漏喷现象。喷涂完毕后，应进行涂层质量检验，并测量厚度 δ2，若   δ2-δ1≥0. 6～0.8毫米，判定合格，可进入下一道工序，否则对不合格部位应进行补喷涂。

G、操作注意事项：

a 分块作业，局部区域喷涂达到设计厚度后再移换到其他区域，搭接部位设置辩认标志。操作时，层间温度不得高于80℃。

b 送丝盘及送丝情况设专人监护，以保证顺利送丝，防止丝材“打结”，同时必须保证两丝间绝缘，以免造成短路。

c 喷涂前应在试板上试喷，以便调节电压、电流、送丝速度、压缩空气流量，检查气路的活接头及软管接头，不得有漏气现象。如发现送丝不稳、电弧不稳定燃烧、严重漏气等特殊现场应及时检查、调整。调节电压时应断开主回路，以免损伤喷涂电源。

注：喷涂过程中烧损的导电嘴磨损应及时更换，加工精度不合格的导电嘴禁止使用。

d 喷涂过程中若发现送丝不稳、熔丝爆断、电弧时断时续现象，应先检查导电嘴使用状况，再次检查送丝管安装是否牢固，松动时应及时拧紧。

施工前

5、质量说明

A、喷砂质量：

①选用16～20目优质石英砂去除管壁表面氧化皮，直至管子表面露出金属光泽，使表面清洁度达到GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的Sa3.0等级。

②选用14～16目棕刚玉进行表面粗糙化处理，以增大表面积，提高结合强度，其表面粗糙度应达到GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通则》规定的RZ60～90μm，且不伤及管壁厚度。

B、喷涂质量：

①涂层外观：涂层表面必须是均匀的，不允许有起皮、鼓包、颗粒粗大、裂纹、掉块、漏喷及其它影响涂层使用的缺陷。

②涂层厚度：使用的缺陷在涂层厚度的把握上有如下措施：一是要求监督施工人员在操作过程严格按操作规范施工；二是通过喷涂材料的消耗来控制涂层厚度；三是依照施工前预设参数操作，喷涂代样或现场抽取实样用卡尺测量检验；四是在对金属表面进行了喷砂处理后，先用便携式涂层测厚仪进行较大量的取点测厚δ1，而后再在热喷涂完毕，封孔前对管壁取点测厚δ2，并对数字进行微量修正，两平均数值之差即为涂层厚度。

镍铬碳化铬超硬耐磨喷涂丝材涂层厚度：0.6～0.8毫米 

③涂层结合强度(涂层与基体)：采用拉刀检验，使用特制拉刀，在喷涂层上进行纵横条状况呈“#”字形拉痕，观察其是否存在片屑状剥落。安装时与支架磨擦不得脱落、起皮。

④售后服务：发现问题48小时到达现场，中小修时随时做好维护工作。

6、适用标准

GB／T11373—89《热喷涂金属件表面预处理通则》

GB11375—89《热喷涂操作安全》

GB8642—2002《热喷涂涂层结合强度的测定》

GB8641—88《热喷涂涂层强度抗拉强度的测定》

GB8640—88《金属热喷涂层表面洛氏硬度试验方法

施 工 组 织 设 计

主要施工机具及检测设备清单

工程部

工程部是我公司在此项目上的代表，全面负责履行项目合同的实施。负责贯彻执行有关火力发电工程施工的相关法律法规和政策；执行本企业的各项管理制度；严格财务制度，加强财务管理；正确处理、企业和个人的利益关系；执行项目合同中由项目经理负责履行的各项条款；对工程项目施工进行有效控制，执行有关技术规范标准；确保工程质量和工期，实现安全、文明生产，努力提高经济效益。

项目经理

是项目部的负责人，代表我公司向业主全面履行责任和义务，对内向我公司负责，树立企业形象，创造经济效益。

施工队长

全面负责本工程项目施工的具体实施。

安全员工程师

负责工程质量的监督、评定和施工安全检查，制订现场安全施工管理办法。

质检工程师

主管技术和质量控制，负责工程测量、技术指导、办理施工和变更手续以及工程技术资料的收集、填报、归档，编制竣工文件等。

施工进度计划

喷砂进度安排  电站锅炉普遍存在燃气二氧化硫高温腐蚀和煤粉冲刷磨损，根据我公司在各电厂的施工经验，每台喷砂设备每天（12小时）能对水冷壁表面喷砂处理完成M12，所以决定喷砂施工时用一套喷砂设备。按这个进度在二天（二个夜班）时间内就可以足够完成喷砂施工任务，即使发生影响工程施工的其它情况也有足够的时间处理，从而保证按工期完成施工任务。

喷涂封孔进度安排  根据循环流化床锅炉水冷壁耐磨喷涂技术要求，本公司决定采用超音速电弧喷涂镍铬碳化铬超硬耐磨喷涂丝材，在实际施工中沉积率较低，当喷涂厚度在1～1.5毫米时，平均每套喷涂设备每天（十二小时）可以喷涂20M12左右，在喷涂施工时安排一套喷涂设备同时施工，除留出边界处的过渡区域外所有经过喷砂预处理的管束全部喷涂完毕并进行封孔处理。按这个进度在四天时间（四个白班）内就可以完成喷涂任务。为保证喷涂的正常进行，我公司计划准备两套喷涂设备，保证有两套喷涂设备能同时正常工作，即使设备出现临时故障也不会影响喷涂施工。

工程部

工程部是我公司在此项目上的代表，全面负责履行项目合同的实施。负责贯彻执行有关火力发电工程施工的相关法律法规和政策；执行本企业的各项管理制度；严格财务制度，加强财务管理；正确处理、企业和个人的利益关系；执行项目合同中由项目经理负责履行的各项条款；对工程项目施工进行有效控制，执行有关技术规范标准；确保工程质量和工期，实现安全、文明生产，努力提高经济效益。

项目经理

是项目部的负责人，代表我公司向业主全面履行责任和义务，对内向我公司负责，树立企业形象，创造经济效益。

施工队长

全面负责本工程项目施工的具体实施。

安全员工程师

负责工程质量的监督、评定和施工安全检查，制订现场安全施工管理办法。

质检工程师

主管技术和质量控制，负责工程测量、技术指导、办理施工和变更手续以及工程技术资料的收集、填报、归档，编制竣工文件等。

质 量 保 证 措 施

喷涂施工应严格按工艺流程、分步进行质量控制，同时对材料、设备、人员素质等方面也提出相应要求，以确保工程质量的全面控制。

工期保证措施

A 科学的施工方案为本工程质量和工期提供了技术的保证。

B 先进的施工组织和管理为按期完工提供了管理保证。

C 切实可行的工程进度安排为按期完工提供了计划保证。

D 根据项目情况调配性能先进、足够的施工设备和零配件、材料，完善的物流保障体系，为工程保质保量按期完工提供了物质保证。

E 经验丰富的施工人员，包括技术专家、项目经理和各工种的操作人员为项目的按时开工顺利完工提供了人员保证。

F 施工组织能力：本公司施工队伍拥有五十余名技术熟练富有经验的操作工人,另有专业技术人员二十余人,电弧喷涂机13余套,喷砂机13套,空压机8台,各类汽车5辆,可在全国多数地点同时施工。        

安全保证措施及文明施工措施

1、执行电力行业规范，奉行“安全为天”的方针。

2、通过鼓励和培训，建立全员安全、健康、环保的意识。

3、构建安全工作环境，关爱员工身心健康。

4、遵守甲方有关厂规章制度和甲乙双方签订的安全协议，发现违纪现象对有关人员从严从重处理。

5、现场设专职安全员二人，每天开工前召开班前会进行安全教育。

6、所有施工人员在进场前必须经过安全培训，考试合格后参加施工。

7、施工人员进入现场应配带安全帽，穿绝缘鞋，高空作业时应配带安全带。现场设置明显安全标志。

8、在施工过程中安全员每小时进行一次现场巡视，发现违规现象及时予以纠正。开工前对现场脚后架进行检查；发现问题及时解决。

9、现场照明选用36V防爆灯，喷砂时应穿保护衣，喷涂时带保护镜。

10、交叉作业时注意工作区域内是否有其他人员，并与其他施工人员协调好关系，做好有关安全措施。

11、与甲方保持良好的联系，并处理好与其他施工单位的工作关系，确保文明施工。

12、电气设备的维修须由专业电工操作。场不得私自接拉电源，电源应可靠接地。

13、必须在甲方技术人员的指导下进行，未经许可严禁私自动用甲方设备。

14、须作到文明施工，在施工期间作到“三无” 、“三齐” 、“三不落地” 和“三不乱”。

15、天施工结束后清理现场，做到“工完、料净、场地清”。