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    表面工程及熱噴塗技術的特點及發展

    表面工程是經表面預處理後,透過表面塗覆、表面改性或多種表面工程技術複合處理,改變固體金屬表面和非金屬表面的形態、化學成份和組織結構和應力狀態,以獲得所需要表面性能的系統工程。

    表面工程綜合了多個領域的基礎理論、技術和最新成果。表面工程技術因在基體材料表面製造了一層塗層或薄膜,或透過表面改性賦予材料許多特殊效能,使材料的表面性能大大優於材料基體,不僅能大大延伸基體材料的應用領域,而且解決了許多領域中材料無法滿足環境要求的問題。表面工程技術在解決人類發展中遇到資源、能源、環境等共同問題中起著不可替代的重要作用。

    由於表面工程技術節能、節材,從而保護了人類賴以生存的寶貴資源,同時還對環境保護起到了非常關鍵的作用。21世紀表面工程技術將滲透各行各業,推動社會文明、提高生活質量。

    熱噴塗技術是表面工程中的一個重要分支,它是透過火焰、電弧或等離子體等熱源,將某種線狀和粉末狀的材料加熱至熔融或半融化狀態,並將加速形成的熔滴高速噴向基體形成塗層。塗層具有耐磨損、而腐蝕、而高溫和隔熱等優異效能,並能對磨損、腐蝕或加工超差引起的零件尺寸減小進行修復。熱噴塗技術的應用主要包括:長效防腐、機械修復及先進製造技術、模具製作與修復、製造特殊的功能塗層等四個方面。目前,熱噴塗技術已廣泛應用於幾乎所有工業領域以及家庭用品(如不粘鍋、紅外線保健電熱器等)。

    20世紀末,熱噴塗技術的發展十分迅速,並迅速被推廣使用。1980年到2000年,熱噴塗市場的變化見表1。到20世紀末,等離子噴塗仍然居主導地位。值得注意的是,高速火焰噴塗(HVOF)迅速發展,將佔據25%的市場比例,居第二位。電弧噴塗技術,由於經濟性好、塗層效能比火焰噴塗層優越,將部分代替火焰噴塗技術上升到第三位。

    2熱噴塗技術的應用

    熱噴塗技術目前已經得到了廣泛的應用,其主要應用領域如表2所示。

    近年的發展趨勢和特點是:(1)大面積長效防護技術得到廣泛應用,對於長期暴露在戶外大氣的鋼鐵結構件採用噴塗鋁、鋅及其合金塗層,代替傳統的刷油漆的方法,實行陰極保護進行長效大氣防腐;(2)採用熱噴塗技術修復與強化大型關鍵裝置及進口零部件中國產化;(3)超音速火焰噴塗技術的應用:(4)氣體爆燃式噴塗技術進一步得到應用;(5)高速、自動氧乙炔火焰末噴塗技術發展迅速;(6)熱噴技術在化工防腐工程中得到應用;(7)鐳射重熔技術開始應用。目前,熱噴塗技術在軍事、水利、電力、化工、建築、環保、生物等眾多工程領域等方面得到了日益廣泛的應用,熱噴塗在海洋工程方面也得到了廣泛應用。對船身、甲板、駁船、大平底船、拖船等,熱噴塗都取得了良好的長效保護效果。

    3熱噴塗技術在化工、石油行業中的應用

    在化工行業中,腐蝕尤為嚴重,它不僅造成大量材料和裝置損失,而且因腐蝕造成的企業停產。安全事故及環境汙染所帶來的損失更難以估量的。

    防止“跑、冒、滴、漏”是化工企業裝置管理的主要任務之一。集多種工藝方法於一身、以表面強化為宗旨的熱噴塗技術可以噴塗所有的固態工程材料,並具有良好的化學穩定性,目前在化工行業中已得到日益廣泛的應用。化工介質往往含有硫及氧,如燃料、酒精、醋酸、甲苯、甘油、糖漿的儲罐,原軸套機械密封和葉輪,均可透過熱噴塗解決防腐。對一般弱腐蝕介質可以透過金屬熱噴塗鋁、鋅、不鏽鋼加封閉解決,對強酸、鹼等透過塑膠火焰噴塗環氧、聚四氟乙烯等解決。效果十分顯著。熱噴塗在化工行業中的典型應用有如下幾個方面:1、以低階材質和加熱噴塗層取代不鏽鋼、鈦合金等高階材質不鏽鋼。2、可作為化工反應罐、貯罐、攪拌裝置和管道的防腐塗層。3、可作為搪玻璃裝置崩瓷損壞的良好修補層。

    熱噴塗在石油工業中也得到了廣泛的應用。熱噴塗已成功用於石油勘探,開採等裝置的修復和防護。熱噴塗塗層已成功用於石油鋼管、海洋平臺的長效防腐。某井下作業公司工程安裝公司引進的電弧噴塗技術,較好地解決了金屬防腐難題,填補了油田金屬防腐空白。工程安裝公司目前已將該技術應用到線材、板材、型材及金屬裝置中,噴塗後的產品防腐能力提高了2倍以上。

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