热喷涂修复液压釜

　　热喷涂修复液压釜
　　任婕，吴熙
　　有色金属(冶炼部分）
　　摘要：介绍了受损液压釜采用热喷涂技术修复的工艺方法及具体应用实例。
　　关键词：修复；热喷涂
　　液压釜是某厂的重要生产设备，工作介质为水，压力5MPa，温度150℃。使用近三年，发现釜内腐蚀严重，密封槽也腐蚀得坑坑洼洼的。以致密封不严。因釜内压力很高，故存在安全隐患。利用热喷涂技术对报废机械零件进行一系列修复或改造施工，可恢复、甚至提高产品的技术性能。因此，热喷涂技术是再制造工程的一些关键技术。再者，通过热喷涂技术可对工件表面进行材料改性，这将大大提高工件性能而又能降低设备成本。正是这些特点使得热喷涂技术成为再制造工程中的重要技术之一。为此采用热喷涂技术对受损液压釜进行修复是一个不错的选择。
　　1 腐蚀原因
　　液压釜主体为16MnR碳钢铁板制作而成，直径1．8m，高4m，内壁面积约为30 m2，其工作介质为水，压力5MPa，温度150℃。液压釜内壁附着多排不锈钢加热管道，由于不锈钢管道材料与罐体材料的电极电位差较大，在有水的情况下，不锈钢管道材料呈阴极状态，罐体材料呈阳极状态，形成典型的电池效应，即产生了电化学腐蚀，遭受腐蚀的就是罐体材料。为此，液压釜的内壁腐蚀很严重。全部达到GB8923—88(涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中的D级程度，即液压釜内壁钢材表面氧化皮因锈蚀而全部剥离，并且已普遍发生点蚀(见图1)。液压釜上端2米直径的密封槽已腐蚀得坑坑洼洼的，最大的直径约20mm，深度约3 mm之多。液压釜盖的密封面也有腐蚀，但比密封槽的腐蚀情况要好。以致密封不严。因釜内压力很高，故存在安全隐患。
　　2涂层设计及试验
　　针对液压釜的状况，我们选择了采用热喷涂技术对其进行修复。原则是采用电极电位与不锈钢加热管道相近的、有良好防腐性能的奥氏体不锈钢材料作为罐体材料的保护涂层。封闭材料选择具有优良防腐性能且能耐高温、高压的材料。根据液压釜的腐蚀状况，进行涂层设计，打底过渡层选择钼、镍包铝、镍铬铝等，保护层为奥氏体不锈钢，打底过渡层材料具有自粘结功能的材料，能使涂层与基材表面产生原子扩散，结合牢固，并有一定的粗糙度，作为过渡层，能提高涂层的结合强度。奥氏体不锈钢有很好的防腐蚀能力，耐温性能良好。然后选择合适的封闭剂封闭。喷涂施工前，先制作试块和试棒，并对试块进行涂层结合强度性能试验的测定，对试棒涂层进行工作状态考验。选择了五种不同材料的组合进行结合强度试验，按GB／r8642—1989《热喷涂层结合强度的测定》中的规定，采用力学实验机进行检测，结果全部结合强度均超过10MPa。符合JB／T6974--1993《线材喷涂碳钢及不锈钢》中的规定。最终选定打底材料为镍铬铝(NiCrAl)，面层材料为奥氏体不锈钢(0Cr21Nil0)。然后进行工作状态试验，分别选择了四种材料涂刷在喷涂了不锈钢涂层的试棒上，放进液压釜内，随加工工件同时加温、加压。经过试验，其中SD一4号涂层效果最好，最终选择SD一4为封闭材料。
　　3施工
　　(1)首先将液压釜体内表面喷砂除锈，经检验达到表面清洁度Sa3级，表面粗糙度达到Rz25～100µm级。符合GBll737—89《热喷涂金属预处理通则》的规定。因厂方要求在不拆卸电加热器的前提下进行热喷涂施工，故电加热器管也被喷砂，其表面亦光亮如新，在喷砂后立即进行喷涂涂层：NiCrAI为底层，奥氏体不锈钢(0Cr21Nil0)200～300µm，为面层。
　　(2)修补密封槽采用喷涂不锈钢在腐蚀坑中堆积，填平凹坑后，打磨成形，恢复原来形状。
　　(3)用SD一4材料对喷涂的不锈钢涂层进行封闭，封闭厚度大于500µm。液压釜热喷涂完工后，对涂层厚度进行无损测量，同时，按照实际工作压力和温度进行试运行，考察涂层的耐压和耐温性能，在经过5次升温升压、降温降压的过程，涂层没有剥脱和锈蚀的迹象。
　　4 结论
　　经修复的液压釜现已运行一年，状况良好。结合我们在2000年时就成功地为某研究所的两台高温、高压的球形反应罐，采用了与此相同的工艺进行修复，至今仍在正常运行中。证明热喷涂技术可对受损工件进行无偏修复。实现再制造工程中再利用、再循环的目的。
　图略　
参考文献略

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