噴塗風機即將噴塗技術套用於風機葉片。增壓軸流式風機葉輪在工作中受到煤粉等的沖磨和煙氣等的侵蝕，容易發生磨蝕。為延長葉輪壽命，通過電弧噴塗的方法在葉片的工作面上形成特殊材料的噴塗層，使葉輪表面具有耐磨、耐蝕等性能。
基本介紹
- 中文名：噴塗風機
- 作用：延長葉輪壽命
簡介,塗層的形成過程,塗層結合形式,噴塗工藝,常見缺陷與處理措施,
簡介
增壓軸流式風機是發電廠鍋爐煙道中起排煙作用的鋼結構件，其工作條件長期處於煤粉、硫等雜質惡劣環境中，並受煙氣等有害物質的侵蝕，經煤粉、煙塵、泥沙和漂浮物等的沖磨，容易發生磨蝕。電弧噴塗是熱噴塗技術的一個重要分支，在製備防腐蝕塗層、耐磨損塗層、耐高溫抗氧化塗層等方面具有獨特的優越性，並且具有能源消耗低、生產效率高、塗層結合強度高和生產成本低等特點。為延長葉輪壽命，減少維修次數，通過電弧噴塗防磨、防腐處理，也就是將熔融狀態的噴塗材料，通過高速氣流使其霧化並噴射在葉片的工作面上，形成特殊材料的噴塗層，使葉輪表面具有耐磨、耐蝕、耐熱和抗氧化等優良性能，並且母材受熱程度較低。母材受熱較少，並且可以控制，因此熱噴塗過程不改變母材的金屬組織，避免了由於受熱而產生的葉輪變形及其他損傷。
塗層的形成過程
利用燃燒於兩根連續送進的被噴塗金屬線材之間的電弧作為熱源來使金屬線材熔化，用高速氣流把熔化的金屬霧化成微粒，並使霧化金屬粒子加速，霧化粒子射流高速沉積到葉片表面形成塗層。首先是噴塗材料被加熱熔化階段，接著是熔滴霧化階段，然後是熔化或軟化的顆粒向前噴射進入飛行階段。在飛行過程中，顆粒先是被加速，而後隨著飛行距離的增加而減速，當這些具有一定溫度和速度的顆粒接觸葉片表面時，便以一定的動能衝擊葉片表面，產生強烈的碰撞，即噴敷階段。在產生碰撞瞬間，顆粒的動能轉化成熱能傳給葉片，並沿凹凸不平的表面產生變形，變形的顆粒迅速冷凝並產生收縮，呈扁平黏結在葉片表面。噴塗的粒子束接連不斷地衝擊葉片表面，產生碰撞－變形－冷凝收縮的過程，變形顆粒與葉片表面之間，以及顆粒與顆粒之間互相交錯地黏結在一起，從而形成塗層。由於噴塗材料粒子的撞擊以及冷卻時的收縮，便造成了噴塗層的內應力。由於噴塗材料與周圍空氣相互作用，而被氧化或氮化，所以塗層中含有氧化物和氮化物。噴塗粒子的堆疊方式便形成了塗層中各種封閉的、穿透的或表面的孔隙。
塗層結合形式
噴塗層與葉片表面的結合方式主要是機械結合，即撞成扁平狀並隨葉片表面起伏的顆粒，由於和凹凸不平的表面互相嵌合，便形成機械結合。當高溫高速的金屬噴塗粒子與潔淨的金屬葉片表面緊密接觸，其距離達到晶格常數的範圍以內時，便會產生金屬鍵結合方式。噴塗放熱型複合材料時在噴塗層與葉片表面之間的界面上，有可能在微觀局部範圍內形成 “微焊接”的結合方式。
噴塗工藝
（1）噴塗材料及設備
（2）表面預處理
電弧噴塗工藝中表面預處理是一項非常重要的工作，包括表面清洗、表面預加工和表面粗糙化等。
表面清洗：噴塗前應先去除葉片表面的氧化皮及油污，直到露出清潔光亮的金屬表面為止。如有飛濺液和油污時，用氫氧化鈉、熱鹼等沖洗，然後用清水或有機溶劑進行沖洗。進行以上處理後，還應將葉片加熱到100～260℃，使油脂滲出表面，利用火焰烘烤油脂將其除去。加熱溫度及保溫時間可以根據具體情況而定，直到葉片在加熱時不冒青煙為止。
表面預加工：利用磨削除去葉輪製作焊接時產生的飛濺，修正不均勻表面，保證葉片邊角的平滑過渡，以防在邊角處由於較大的內應力而使噴塗層剝離。
表面粗糙化：採用噴砂方法，選用的噴砂材料為金鋼砂，粒徑在2.0～4.0mm，粒度1mm左右。用於噴砂的空氣為無水、無油的潔淨壓縮空氣，空氣壓力為0.5～0.7MPa，流量為1.6～2.0m/ min；噴砂前應將葉片溫度提高到 100℃ 左右，噴砂後葉片表面粗糙度值 Ra=3.2～12.5μm。通常用肉眼觀察判斷噴砂結果，即在較強光線下，從各角度觀察砂面均無反射亮斑時，認為合格。噴砂後用壓縮空氣或乾淨毛氈將粘在葉片表面的碎砂粒吹淨，為防止污染及氧化，應儘快進行噴塗，噴砂與噴塗時間的間隔一般應小於 6h。
（3）噴塗工藝及操作方法
噴塗結合底層：用鎳包鋁向葉片打底，這種方法可以提高工作層與葉片之間的結合強度，葉片較薄的地方特別適用這種法。
噴塗工作層：風機葉輪葉片工作層的厚度一般較大，應採取逐次加厚的方法進行噴塗，每次噴塗的厚度應≤0.15mm，工作層的厚度一般≤1～2mm，噴槍與葉片距離150～200mm。噴塗操作時，噴塗射流的軸線與被噴塗葉片表面的夾角應>45°，因為小角度噴塗時，噴塗粒子與葉片表面結合不良，噴塗結合強度低。在噴塗葉片過程中，葉片的溫度應當<150℃，如果高於此溫度時，應當暫停工作，待降溫後繼續噴塗。噴塗中可以對噴塗區附近的不噴塗部位用冷卻氣流進行冷卻降溫處理。電弧電壓一般35～37V，電流200～250A。
（4）噴焊後封孔處理
噴塗層具有孔隙，而且內部的孔隙有可能相互連線，這樣就由噴塗層表面而斷續延伸到被噴塗葉片的表面，因此對於要求密封或耐腐蝕的噴塗層，在葉片噴塗後還應進行封孔處理。葉片封孔之前，必須將塗層表面清理乾淨，最好噴塗完後立即處理。如果噴塗層表面有油污時，應該用適當的溶化劑清洗並蒸發後方可進行封孔處理。風機葉片一般用酚醛樹脂封孔劑，因為固化後的酚醛樹脂具有良好的耐有機溶劑和弱酸的能力，使用溫度為 150 ～200℃，最後噴上油漆完成工作。
常見缺陷與處理措施
（1）葉片噴塗過程中常見缺陷
塗層碎裂、塗層脫殼、塗層分層和塗層不耐磨，葉片噴塗最難解決的缺陷是塗層脫殼。形成脫殼的原因：
①表面粗糙度不夠或有灰土吸附，使噴塗附著力減低。
②葉片含有油脂，噴塗時油脂溢出。
③壓縮空氣中有可見的油和水。
④噴槍離葉片太遠，當金屬粒到達葉片前塑性降低，未能充分嵌合。
⑤噴砂處理與噴塗各道工序間隔時間過長，致使表面氧化。
⑥噴槍移動過慢致使塗層局部過熱而膨脹和噴塗中的夾雜物飄浮於葉片表面，降低了附著強度。
⑦噴槍火花不集中，噴塗時火焰偏斜，致使金屬微粒不能有力地粘附在葉片表面。
（2）防止方法
準確形成粗糙度，保持葉面乾淨、無油污等雜質，加裝空氣過濾器，正確使用噴槍。噴砂處理後立即噴塗，雨天要注意防潮，保持噴槍嘴整潔等。通過以上操作方法和防止缺陷措施，使噴塗後的增壓風機葉輪延長使用壽命 5～15倍，起到了節能降耗的作用，使電廠的經濟效益得以提高。
