高速电弧喷涂技术

第一篇：高速电弧喷涂技术

高速电弧喷涂技术

摘 要：介绍了高速电弧喷涂技术的重要性、工作原理、工艺流程及应用现状等，并重点对主要工艺条件的影响规律进行评述。关键词：高速电弧喷涂，原理，工艺 引言

电弧喷涂技术自从20世纪20年代出现以来,得到了不断的改进,逐步走上成熟化阶段,并向着精密化和自动化的方向发展。在20世纪80年代后，由于普通电弧喷涂的粒子喷射速度的限制且氧化程度比较严重，使电弧喷涂的涂层质量和应用受到一定影响。为此，迫切需要研制新型优质电弧喷涂技术及其设备。高速电弧喷涂技术是在普通电弧喷涂技术上发展起来的一种重要技术,通过对喷涂枪进行改进，提高喷涂粒子的雾化程度和飞行速度来增大涂层与基体的结合强度并降低涂层的孔隙率，可以赋予工件表面优异的耐磨损、防腐蚀、防滑、耐高温等性能。高速电弧喷涂技术的开发和应用不仅具有重要的理论意义，并且在提高涂层性能方面具有巨大的应用价值。本文主要介绍高速电弧喷涂技术的原理、工艺及主要工艺条件的影响规律。高速电弧喷涂技术的工作原理

电弧喷涂技术是以电弧为热源,将熔化了的金属丝用高速气流雾化,并以高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。电弧喷涂示意图如图1所示，喷涂时,2根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别接电源的正、负极,并保证2根丝之间在未接触之前的可靠绝缘。当两金属丝材端部由于送进而互相接触时,在端部之间短路并产生电弧,使丝材端部瞬间熔化并用压缩空气把熔化金属雾化成微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面,形成电弧喷涂层。

高速电弧喷涂技术是根据气体动力学原理,在传统电弧喷涂的基础上,将高压空气或高温燃气通过特殊设计的喷嘴加速后,作为电弧喷涂的高速雾化和加速熔融金属的动力来源,将雾化粒子高速喷射到工件表面形成致密涂层。图2是高速电弧喷涂技术原理示意图。高速电弧喷涂工艺流程 高速电弧喷涂工艺过程与普通电弧喷涂相似，也由工件表面预处理、电弧喷

图 1 电弧喷涂示意图

图 2 高速电弧喷涂原理示意图

涂、喷后处理和机械加工等工序组成。

3.1 表面预处理工艺

表面预处理的好坏直接影响涂层的结合强度，不洁净的表面甚至会导致涂层的剥落。如果涂层表面有水分、油脂和灰尘时，微粒与表面之间就会存在一层隔膜，不能很好地相互嵌合。如果工件表面光滑，微粒就会滑掉或虚浮地沉积，且随着喷涂层逐渐增厚由于内应力增大而脱落。只有洁净、干燥、粗糙的表面, 才能使微粒在塑性尚未消失时与表面牢固地嵌合, 形成良好的附着条件。件表面预处理包括以下内容：

（1）表面清洗，对待喷涂表面及其相邻近的区域除油、去污、除锈等。（2）表面预加工，对工件进行表面清理, 除去待修工件表面的各种损伤。（3）表面粗糙化，最为常用的方法是进行喷砂处理。

3.2 喷涂工艺

喷涂工艺参数的选择很重要,对雾化粒子的温度和雾化效果有较大的影响,将直接影响涂层的组织结构、工艺性能、力学性能和耐腐蚀性能。喷涂电压一定时,喷涂电流越大,熔化金属颗粒的温度越高, 雾化粒子越细小,金属丝材熔化速 度越快,颗粒表面氧化越严重,涂层氧化物含量增加,降低了涂层颗粒间结合力。工艺实践表明,喷涂电流一般不超过200A为宜。喷涂电流一定时,电弧电压越高,输入的电功率增加,金属丝材熔化加快, 熔融粒子温度升高,粒子氧化严重,继续增加电压,由于送丝速度不变(由喷涂电流决定),容易造成电弧熄灭,不能进行正常喷涂,所以喷涂电压一般不高于36V。

常用材料的高速电弧喷涂工艺规范见表1, 具体使用中应根据具体情况和使用目的进行调整。

表 1 常用材料的高速电弧喷涂工艺规范及主要用途

3.3 喷后处理

一般对喷涂后的涂层进行封孔处理。封孔后的涂层表面颜色应均匀, 无漏喷、浸润不良及大面积流淌等现象。封孔处理后的涂层表面不再进行涂漆处理, 待封孔剂完全固化后即可使用。4 影响高速电弧喷涂涂层质量的因素

一般来说，影响高速电弧喷涂涂层质量的因素有工件的表面预处理质量、高速电弧喷涂工艺规范、压缩空气压力与质量、雾化气流速度、流量和喷枪结构等。

4.1 影响涂层表面粗糙度的因素

雾化气流速度和气流流量、熔融粒子温度、粒子飞行速度和粒子尺寸对涂层表面粗糙度有决定性影响。雾化气流速度和气流流量决定粒子飞行速度，粒子飞行速度越高，熔融粒子撞击工件表面的动能越大，粒子的扁平程度越大，表面粗糙度越小。熔融粒子的温度越高，粒子的高温塑性变形能力越大，涂层的表面粗糙度越小。由于高速电弧喷涂雾化粒子的粒度比普通电弧喷涂的粒子粒度小，并且飞行速度高，因此高速电弧喷涂涂层的表面粗糙度比普通电弧喷涂层的要低，这对某些不需对涂层进行机械加工，而又要求表面粗糙度低的场合特别有利。

4.2 影响涂层致密度的因素

喷涂层的致密度由涂层的粒子尺寸、粒子飞行速度和粒子温度决定。高速电弧喷涂由于雾化效果增强，涂层粒子飞行速度高，动能大，粒子细小，因而涂层高度致密，涂层致密度可以和等离子喷涂涂层相媲美。

4.3 影响涂层结合强度的因素

电弧喷涂涂层的结合强度有两层含义，一是指涂层的内聚结合强度，即金属颗粒之间的结合强度，二是涂层与基体之间的界面结合强度，包括界面拉伸结合强度和界面剪切结合强度。涂层的内聚结合强度直接反映涂层的力学性能，涂层的界面结合强度对涂层的使用性能有决定性影响。涂层界面结合强度低是涂层剥落的主要原因之一。影响涂层界面结合强度主要因素有：

（1）压缩空气的压力和质量。压缩空气压力越高，高速射流区间越大，涂层结合强度越高。一般压缩空气压力不低于0.5MPa。压缩空气的质量越好，空气中所含油分、水分、杂质越少，涂层结合强度越高。

（2）雾化气流流量。雾化气流流量增加，雾化和加速效果明显，确定枪口气流量的大小，要与空气压缩机流量相匹配。

（3）被喷涂工件的表面粗糙度。工件表面粗糙度越高，涂层与基体接触面积越大，基体与涂层之间的机械嵌合作用越大，涂层的界面结合强度越高。（4）喷涂距离。喷涂距离对电弧喷涂涂层的界面结合强度有较大的影响。普通电弧喷涂，喷涂距离在150~200mm，高速电弧喷涂，喷涂距离在150~300mm之间，熔融金属颗粒具有最高的动能，在此区间喷涂可以获得较高的涂层结合界面强度。（5）喷枪的喷涂效率。喷涂枪的喷涂效率越高，相应的喷涂电流越大，熔融粒子的温度越高，有利于涂层界面结合强度的提高。（6）电弧电压。为保证电弧稳定燃烧，喷涂电压应选择中间值。较高的电压对结合强度有不良影响。以较低的电弧电压进行喷涂，有利于提高喷涂的沉积效率、改善雾化效果、提高涂层的硬度和耐磨性。

4.4 影响涂层硬度的因素

在电弧喷涂过程中，涂层硬度的提高是由于熔融粒子撞击基体后的快速冷却引起组织结构的变化和涂层氧化物的存在，以及塑性变形引起的加工硬化。影响涂层硬度的主要因素有：

（1）喷涂丝材的化学成分。对碳钢和合金钢而言，丝材的含碳量越高，喷涂层的硬度越高。铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的硬度主要取决于冷作硬化程度和氧化物含量的多少。

（2）喷涂距离。喷涂距离越大，熔融粒子的碳元素和合金元素烧损越多，而且熔融粒子的温度越低，塑性变形能力越小，涂层硬度降低。

（3）压缩空气压力和雾化气流流量。压力和流量越大，对熔化金属的雾化和加速作用越大，高温熔融颗粒在空气中停留的时间越短，粒子动能大，涂层硬度增加。

（4）喷涂枪的送丝速度。随送丝速度加快，相应喷涂电流增加，喷涂效率提高，颗粒温度升高，撞击工件基体表面后冷却时间延长，冷作硬化程度下降，涂层硬度降低。

（5）电弧电压。电弧稳定燃烧时，喷涂电压越低，涂层硬度越高。高速电弧喷涂技术的应用现状

高速电弧喷涂技术在腐蚀防护以及设备零件的维修、抢修等领域都得到了广泛的应用，表1列出了高速电弧喷涂技术的主要用途。下面是高速电弧喷涂技术的一些应用实例。

5.1 提高常温防腐性能

采用电弧喷涂技术及高速电弧喷涂技术多次对海军某猎潜艇、“远望”号航天测量船等舰船甲板进行防腐治理。经过多年的应用, 证明防腐效果显著, 预计使用寿命可达15年以上。

5.2 提高防滑性能

应用高速电弧喷涂技术制备防滑涂层技术, 研制了防滑专用丝材FH-16, 用于舰船甲板等需要较高摩擦系数的场合。目前, 已应用该技术对海军某猎潜艇主甲板进行了防滑治理, 取得了良好的效果。

5.3 提高耐磨性能 采用高速电弧喷涂技术对一台新引风机叶轮的叶片进行了耐磨处理,喷涂层为“低碳马氏体+3Cr13”复合涂层体系, 涂层厚度为0.5mm, 表面未经任何机加工处理, 预计寿命可成倍增加。

5.4 提高高温防腐性能

采用高速电弧喷涂技术, 喷涂新型高铬镍基合金SL30以及金属间化合物基复合材料Fe-Al/Cr3C2进行高温腐蚀/冲蚀治理, 制备防热腐蚀/冲蚀涂层+高温封孔涂层形成复合涂层体系, 涂层平均厚度为0.2~0.3mm, 防腐寿命可达5年以上。结 语

高速电弧喷涂技术经济性能好、适用性强, 是一项易于推广的高新技术, 是目前大型钢结构防护工程中防腐蚀寿命最长、成本最低的防护技术之一。未来一 段时间内, 高速电弧喷涂技术的发展应主要集中在3方面:（1）开发应用自动化和智能化的高速电弧喷涂设备，研制新型的喷枪结构, 以提高生产效率和质量，改善作业环境；

（2）进一步深入研究高速电弧喷涂层的防腐蚀机理，采用现代化的技术深入分析涂层的失效形式，弄清环境腐蚀机理及工艺参数对涂层性能的影响；（3）为了满足应用范围广、标准要求高的条件，而大力研究复合材料、纳米材料、新型合金或非晶材料等高速电弧喷涂材料。

参考文献

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第二篇：喷涂技术方案

1、总则

1.1本规范书适用于金山热电厂#1机组锅炉#1机组#2引风机叶轮防磨补焊和防磨喷涂方面的技术要求。1.2本规范书引述有关标准的是最低限度的技术要求，并卫队一切技术细节作出规定，也未具体引述有关标准和规范的条文。供应提供符合本规范书和工业标准的优质产品。

1.3供方的施工应在相应工程或相似条件下有1—2台炉长周期运行业绩，并超过两年已证明安全可靠，或有引进成熟技术进行合作的业绩。

1.4如果供方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则供方提供的施工质量应完全满足本规范书的要求。

1.5在签订合同后因规范标准和规程放生变化，需方有权以书面形式提出补充要求。具体项目由需供双方共同商定。

1.6本规范书所使用的标准若与供方所执行的标准所发生矛盾时，应按现行有效标准执行。

2、工程概况

2.1项目名称：引风机叶轮防磨喷涂。

2.2设备简介： #1锅炉与2009年1月投产，锅炉型号DH1065/18.2-II6型。#1锅炉#

1、#2引风机有成都电力机械厂制造的AN25e6（V19+4°）型静叶可调轴流风机，他的主要部件包括：进气箱、进口集流器（大）、进口导叶调节器、进口集流器（小）、机壳及后导叶、转子（叶轮、主轴、传扭中间轴、联轴器）、扩压器、冷风管路、润滑管路组成。

2.3工程简介：由于运行时间长，#1#2引风机叶轮、后导叶轮及风壳磨损严重，需做防磨补焊和防磨喷涂。本工程为#1锅炉两台引风机防磨补焊和防磨喷涂施工的需要，供方需按需方要求的进行施工及检验，需方对整个工程实行全过程质量控制。

3、工作内容及范围

3.1工作内容： #1锅炉#1#2引风机叶轮、后导叶及风壳部位做防磨补焊和超音速电弧喷涂。3.2施工面积：防磨补焊面积40㎡；防磨喷涂面积：60㎡（以工程竣工验收后实测面积为准）。3.3施工地点： #1锅炉引风机室。

3.4施工工期： #1机B级检修期施工，具备施工条件7天内完工。

4、技术要求及质量标准

4.1#~锅炉两台引风机防磨喷涂，采用超音速电弧喷涂工艺。4.2产品技术指标：

4.2.1HDS-930金属合金丝材喷涂

主要成分：Cr3C2、TiB2、Fe3B、Ni、Cr、Mo、Al、Re等 厚度：0.5～0.6mm 离子速度：386m/s 结合强度：≥65MPa 硬度：900～1200HV0.1（相当于HRC70）

抗高温氧化性：+6.35mg/c㎡（750℃氧化250h）磨损量＜0.08mm（运行12000h以上）孔隙率≤0.9％ 喷涂温度：＜120℃

工件变形性：不变形，不改变母材金相组织。4.2.2高温耐磨抗蚀专用封孔层

主要成分：纳米氧化锆、纳米氧化铝、氧化铝微粉、氮化硼微分等 厚度：0.5～0.1mm 工作温度：大于1000℃

耐磨性：小于等于10mg/1000r 结合强度：≥6MPa 4.3施工要求 4.3.1施工条件：

电源：380V 20KW 三相交流电

气源：气压大于5kgf 流量大于5m³/min平台：长4m（最少3m）宽2m（最少1.5m）

距离：喷涂工件的位置离主机放置位置的距离在15m左右

4.3.2施工工艺流程：审查资料；现场勘查；编制施工技术方案；工序检查；表面预处理；管壁测厚；喷涂HDS-930金属合金；涂层质量检验测厚‘不合格返工，合格进行涂层封孔；全面质量验收。4.4施工技术规范

4.4.1.1根据实际需要搭好脚手架； 4.4.1.2清除叶轮表面上的灰尘、杂物；

4.4.1.3对需要实施喷涂的部位进行全面的质量检查；

4.4.1.4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的工作。

4.4.2表面预处理：表面预处理按照GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通则》进行，其处理的好坏直接影响的结合强度。

4.4.2.1喷砂前，对非有效表面采用遮蔽带、硬木板或橡胶板或橡胶等物进行遮蔽保护。并在防护层边缘预留过渡区域150-200mm，以保证光滑过度。

4.4.2.2磨料选择及使用：先用16-20目石英砂对工件表面进行粗喷，使其表面清洁度达到Sa2.5-3.0级，即采用GB8923-88标准中德Sa2.5-3.0级标准卡片进行目视对比评定；然后用14-16目棕刚玉进行表面粗糙处理，表面粗糙度达到Rz30-50μm，即采用GB11373-89标准中粗糙度样板与工件进行目视比较。所选用的磨料有棱有角，且必须清洁、干燥，没有油污、可溶性盐的游离物和长石。喷砂区域设维护及其他回收措施，确保不污染周围环境，经质量工程师确认方可进行喷砂。对达不到预处理要求的部位需进行重新喷砂时要注意对合格部位的保护。

4.4.2.3压缩空气：喷砂和喷涂用压缩空气必须清洁、干燥且温度低，以免污染磨料和待喷涂集体的表面。压缩空气可由一台6m³以上螺杆式空压机产生，空气压力范围为0.5-0.6MPa气体流量控制在6m³/min左右。然后通过橡胶管与A级过滤器相连，A级过滤器连接在冷冻式干燥机的空气口端，压缩空气a级过滤器后（初步过滤压缩空气中的水分和油）进入冷冻式干燥机，通过低温除去压缩空气中德水分，得到干燥的压缩空气中，出口接c级和T级过滤器，进一步过滤掉压缩空气中德水分和油，最后的发哦清洁干燥和低温的压缩空气。然后在通过橡胶软管将压缩空气输入到喷砂机或喷涂机。从空压机带喷砂机和喷涂机的所有气路接头应密封可靠不泄露，以免降低压缩空气出口压力。4.4.2.4喷砂装置：采用压力货射吸式喷砂设备

4.4.2.5操作参数：喷砂距离100-300mm；喷砂角度：与机体60-80。

4.4.2.6喷砂是，由于喷涂部位是弧面，故砂枪沿轴向行走，砂枪可稍微倾斜与轴线。操作顺序及检验要求：先用石英砂喷2遍，完全去除钢材表面的铁锈、氧化皮等，并露出灰白色金属光泽，再喷棕刚玉的作用仅仅是糙化基材表面，达到喷涂要求的表面粗糙度，二不会对管壁厚度造成任何损伤，用粗糙度样块对照检验，喷砂后冠冕应干燥，无灰尘、无油污、无氧化皮、无锈斑及其杂物，基材表面，采用TR100袖珍式表面粗糙度测试仪进行检测，发现有锈蚀或不合格的部位应重新处理，合格后再用DC-2000B型智能超声波测厚仪对管壁进行第一次测厚δ1。喷砂完工后设备表面不得受潮、氧化及污染，在2-4小时内必须进行电弧喷涂，以保持被喷表面较高的活化度。4.4.3喷涂：

4.4.3.1超音速电弧喷涂按照GB11375-1999《热喷涂操作安全》执行。

4.4.3.2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。

4.4.3.3丝材选用：直径2.0mm HDS-930金属合金丝材。

4.4.3.4喷涂设备选用ZLP-001型超音速电弧喷涂专用喷涂电源及配套送丝装置等。

4.4.3.5喷枪选用：选用超音速电弧喷涂，其雾化气流速度大于500m/s，离子速度达到386m/s以上，涂层孔隙率可控制在0.9％以内，同时涂层与基体结合强度得到了明显的改善。4.4.3.6喷涂工艺参数

a.离子喷涂速度：＞386m/s b.电弧电压：32~34V，电弧电流160~200A。c.雾化空气压力0.5~0.6MPa d.喷涂距离150~200mm；喷涂角度：30°~60° e.HDS-930喷涂厚度：0.5-0.6mm 4.4.3.7喷涂方式：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转移到其他区域，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，应进行喷层质量检验，并测量厚度δ2,若δ2,-δ2,≥0.5mm，判定合格，可进行下一道工序，否则对不合格部位应进行补喷涂。4.4.3.8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转换到其他区域，搭接部位设置辨认标志。操作时，层间温度不得高于80℃。

b.在喷涂边缘150-200mm过渡区域，喷涂层厚度从喷涂区至非喷涂区采用从设计规定厚度逐渐减薄，直至光滑过渡。

c.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对绝缘，以免造成短路。

d.喷涂前应在是班上试喷，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、严重漏气等特殊现象应及时检查、调整。调节电压时应断开主回路，以免损伤主变压器。

e.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，再次检查导丝管安装是否牢固，松动时应及时拧紧。注：喷涂过程中烧损的导电嘴应及时更换，加工精度超标的导电嘴禁止使用。

4.4.4涂层封孔：喷涂结束后4-8小时内，材料选用渗透性比较好的高温抗蚀耐磨专用封孔剂，封闭毛细孔隙，与金属涂层一起形成复合涂层，厚度0.05-0.10mm左右。注意搭接区域的封闭，应预留150-200mm区域，以免污染下次涂层。4.5质量验收标准： 4.5.1表面预处理：

4.5.1.1选用16-20目优质石英砂去除管壁表面氧化皮，直至设备便面露出金属光泽，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Sa2.5-3.0级。

4.5.1.2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RZ30-50μm。4.5.2超音速电弧喷涂质量

4.5.2.1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、漏喷及其他影响涂层使用的缺陷。

4.5.2.2涂层厚度：在涂层厚度的把握上有措施：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喷涂层厚度；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，两平均数值之差纪委喷涂厚度。涂层厚度：0.5mm。

4.52.3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呈“#”字型拉横，观测其是否存在片屑状剥落。

4.5.2.4性能指标检验：现场喷涂时在同样工况条件下喷涂足够的各类实样，以便对涂层各项性能指标进行测试。

4.6金属热喷涂使用标准

GB11375-1999金属和其他无机覆盖层 热喷涂 操作安全 GB11375-89 热喷涂金属件表面预处理通则 GB8923-88 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB/T13288-91 涂装前钢材表面粗糙度等级评定 GB/1031-1995表面粗糙度参数及其数值

GB11374-89 热喷涂涂层厚度的无损检测方法 GB5817-86 生产性粉尘作业危害程度分级 GB5748-85 作业场所空气中粉尘测定方法 5.质量控制及保证

5.1供方提供产品及主要材料的技术说明、抽检报告。5.2需方提供工程量核单、H点（停工待检点）签证。5.3供方提供每道工序后的自检记录。5.4需方提供施工质量标准。5.5质量保证期为：4年

5.6质保期内出现检修质量问题，扣除10％质保金，并由供方免费检修。6.双方职责： 6.1需方职责：

6.1.1负责主辅材料验收，质量不合格有权退货。

6.1.2负责施工质量验收，供方未达到需方的技术要求，需方有权责令供方返工或停工，直到合格。6.2供方职责：

6.2.1负责提供主辅材料。6.2.2负责配备施工器具

6.2.3负责脚手架搭设及脚手架材料准备。6.2.4负责制定施工技术方案。

6.2.5负责施工组织，人员食宿自理。

6.2.6负责施工现场文明生产，有严重影响现场文明生产时甲方有权按规定给予处罚。7.安全措施：严格执行双方签定的《安全协议》。

第三篇：锅炉水冷壁喷涂技术

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，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。

二、超音速电弧喷涂在热电厂中的应用

在我国，“锅炉四管”的磨损腐蚀一直是困扰CFE锅炉电站的瓶颈问题。由此引起的锅炉 爆管、泄漏，腐蚀，停炉检修等造成的经济损失和社会影响是十分巨大的。

锅炉四管因长期处在硫化腐蚀、高温氧化和粒子冲刷的环境中，工作环境十分恶劣。为解决磨损腐蚀失效问题，在国外，采用电弧喷涂技术，例如美国、德国、前苏联、日本等国，在锅炉四管上，喷涂不同的合金材料，对减缓锅炉管子的磨损腐蚀，延长使用周期，是很有效果的。在国内超音速电弧喷涂技术也得到广泛应用，如我公司先后为国内几十家电厂对锅炉四管、外置式换热器、炉膛埋管受热面、冷渣器中的热交换器、水（汽）冷式旋风分离器膜式壁、炉膛水冷壁卫燃带及其炉顶出口四周易磨损部位进行了喷涂，都取得了明显效果。

三、超音速电弧喷涂的技术优点

超音速电弧喷涂与普通火焰喷涂相比，有以下技术优点：

1、热效率高。

火焰喷涂产生的大部分热量散失到大气和冷却系统中了，热能的利用率仅为8－15%。而电弧喷涂是直接用电能转化为热能来熔化丝材，热能利用率高达70－80%。

2、生产效率高。电弧喷涂的生产效率高，表现在单位时间内喷涂的金属丝材多。一般情况 下，其生产效率是火焰喷涂的8倍以上。

3、操作简单，安全可靠。电弧喷涂设备没有复杂的操纵机构，只要把工作电流、电压根据 喷涂材料的不同选在规定范围内，均可保证喷涂质量。现场仅使用电能和压缩空气，不用氧气和乙炔等易燃气体，安全可靠。

4、涂层结合强度高。

电弧喷涂可在不提高工作温度，不使用贵重金属的条件下获得较高的结合强度，一般可达20MPa,是火焰喷涂涂层强度的2.5 倍。而超音速电弧喷涂涂层的结合强度可达60MPa，与等离子的质量接近。

5、涂层孔隙率低。涂层表面的孔隙率普遍低于1%，提高了涂层的耐磨耐蚀性能。由于超音速电弧喷涂具有独特的优点，因此在材料防腐、耐磨，修旧利废以及电力生产领域得到广泛的应用，产生了很大的经济效益和社会效益。

超音速电弧喷涂的研制和应有成功，说明该技术具有高度的先进性和科学性。具体表现如下：

1、应用空气动力学原理和计算机设计以及拉伐尔喷嘴等手段，成功研制出超音速电弧喷枪，大幅度提高粒子速度，测得的粒子速度超过了当前国内外电弧喷涂粒子速度，其中铝离子最大速度为385.7m/s。

2、设计的超音速电弧喷涂电源，起弧可靠，还有拉伐尔喷嘴对气流的加速作用，拉长了电 弧并能保持电弧稳定，有效提高了丝材粒子的雾化效果和涂层的致密度、结合强度。

3、喷枪采用气冷式，解决了金属粒子与喷嘴内壁的粘接难题，提高了气流的质量，致使粒 子的速度和涂层质量都得到提高。

4、该技术具有较高的实用价值和推广价值。超音速电弧喷涂技术在当前电弧喷涂领域处于 国际领先水平。

四、喷涂工艺、涂层材料特性

1、喷涂工艺

喷涂工艺主要包括两部分：表面预处理和喷涂。先采用石英砂进行预处理，以除去管件表面的氧化物，使待喷涂的表面变得光洁，提高涂层的结合强度。涂层厚度厚度一般为 0.6－0.8mm，喷涂距离为150－200mm，喷涂角度90°。

2、涂层材料及其特性 涂层材料种类 a、镍铝合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm b、镍铬钼锰防磨合金 规格

Ф3.0mm Ф2.0mm c、高铬镍钒锰基防磨合金

规格

Ф3.0mm Ф2.0mm Ф1.6mm 材料特性

▲ 在所有金属喷涂材料中具有最低摩擦系数0.08—0.12 ▲ 涂层具有超级结合强度>50Mpa ▲ 高耐磨性能使用寿命1—3年

▲ 耐高温

在950℃的高温下仍具有高强度的耐磨防腐性 ▲ 高硬度HV∽380（加载100ｋｇ）▲ 热传导性能极佳

▲ 热膨胀系数极小

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第四篇：高速铁路工程测量技术

高速铁路工程测量技术

摘要

高速铁路的建设是现阶段国家的一项重要任务。本文对传统测量方法进行了简单描述，总结了传统测量方式的缺点。同时，通过对《高速铁路工程测量规范》技术要点的总结，从“三网合一”、分级布网、轨道控制网等方面分析了现代铁路工程测量技术，阐述了高速铁路工程测量技术体系较传统测量方法的进步，是我国高速铁路工程建设的技术基础和有力支撑。

关键字：高速铁路，工程测量，测量标准

Abstract The construction of high-speed railway is an important task of present state.In this paper, the traditional measuring method has carried on the brief description, summarizes the traditional measurement methods of faults.At the same time, through the measurement of the high speed railway engineering, the end of the main technical points from the “three nets”, classification and net, orbit control network and other aspects analyzes the modern measuring technology of railway engineering, this paper expounds the high-speed railway engineering survey technology system is the progress of the traditional measurement method, is China's high speed railway construction technology foundation and strong support.Key words: high speed railway, engineering surveying, measuring standard

目 录

第一章 引言..................................................................................................................1 第二章 我国的高速铁路工程测量技术体系..............................................................2 第三章 传统的铁路工程测量................................................3 3.1 传统的铁路工程测量方法.................................................................................3 3.2 传统的铁路工程测量方法的缺陷.....................................................................3 第四章 高速铁路精密测量体系..................................................................................5 4.1 高速铁路精密工程测量的内容.........................................................................5 4.2 速铁路精密工程测量的目的.............................................................................5 4.3 速铁路轨道铺设的精度要求.............................................................................5 4.3.1 轨道的内部几何尺寸...................................................................................5 4.3.2 轨道的外部几何尺寸...................................................................................6 4.4 高速铁路精密测量体系的特点.........................................................................6 4.4.1 “三网合一”的测量体系...........................................................................6 4.4.2 建立框架控制网CP0...................................................................................6 4.4.3 高速铁路平面控制网的分级布网...............................................................7 4.4.4 CPⅢ自由测站边角交会网测量...................................................................7 4.5 筑物变形监测.....................................................................................................8 第五章 结束语..............................................................................................................9 参考文献......................................................................................................................10

第一章 引言

交通问题一直是国家关注的重要部分，然而随着经济发展的加大，城市交通压力也开始增大。为了缓解城市交通压力，为人们提供出行方便，高速铁路迅速的发展起来。高速铁路旅客列车行驶速度高(250—350km／h)，所以高铁的交通安全不容忽视。保证高速铁路安全的行驶，需要大量的前期工程投入，高新技术的加入是必不可少。第二章 我国的高速铁路工程测量技术体系

我国的高速铁路工程测量技术体系是伴随着我国铁路客运专线无砟轨道工程的建设而逐步建立和完善的。

2004年，铁道部决定在遂渝线开展无砟轨道综合试验后，在施工过程中就发现原有的测量控制网精度及控制网布设不能满足无砟轨道施工要求。为此，中铁二院与西南交通大学合作在遂渝线开展了无砟轨道铁路工程测量技术的研究，并建立了遂渝线无砟轨道综合试验段精密工程测量控制网。

2006年随着京津城际、武广、郑西客运专线无砟轨道铁路的全面开工建设，原有的铁路测量体系和技术标准已不能适应客运专线无砟轨道建设的要求。为了适应我国客运专线无砟轨道建设的形势，在铁道部建设管理司和铁道部经济规划研究院主持下，开始编制《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》。初步形成了我国高速铁路工程测量技术标准体系。

随着高速铁路建设大规模地展开，在《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》的基础上，结合我国高速铁路建设特点和现代测绘技术的发展，开展了《高速铁路CPIII测量标准及软件研制》和《基于自由测站的高速铁路CPlII高程网测量及其标准的研究》，对京津、武广、郑西、京沪、哈大、合宁、合武、石太等高速铁路工程测量经验进行系统的总结，按照原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的原则，对《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》进一步完善，编制完成了《高速铁路工程测量规范》，形成具有自主知识产权的我国高速铁路工程测量技术标准。第三章 传统的铁路工程测量

3.1 传统的铁路工程测量方法

传统的铁路工程是以线路中线控制桩作为铁路勘测设计和施工的坐标基准，其测量作业模式和流程为：初测——定测——线下工程施工测量——铺轨测量。

(1)初测

平面控制测量一初测导线：坐标系统为1954北京坐标系；测角中误差12．5”(25”√n)，导线全长相对闭合差：光电测距1／6000，钢尺丈量1／2000。高程控制测量一初测水准：高程系统为1956黄海高程／1985国家高程基准；测量精度：五等水准(30√￡)。

(2)定测

以初测导线和初测水准点为基准，按初测导线的精度要求放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)。

(3)线下工程施工测量

平面测量以定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)作为线下工程施工测量的基准；高程测量以初测水准点为基准。

(4)铺轨测量

直线用经纬仪穿线法测量；曲线用弦线矢距法或偏角法进行铺轨控制。

3.2 传统的铁路工程测量方法的缺陷

传统的铁路测量方法，在过去主要靠经纬仪、钢尺丈量测距的年代，是一种行之有效的方法，适合于普通速度铁路工程测量。但是在测量已广泛采用GPS、全站仪、电子水准仪新技术的今天，这一传统的铁路工程测量方法已不能适应我国现代化铁路建设的要求。它存在着以下的不足。

(1)平面坐标系投影差大。

采用1954年北京坐标系30带投影，投影带边缘边长投影变形值最大可达340mm／km，不利于GPS、RTK、全站仪等新技术采用坐标定位法进行勘测和施工放线。

(2)线路平面测量可重复性较差。

以线路中线控制桩作为铁路勘测设计和施工的坐标基准，没有采用逐级控制 的方法建立完整的平面高程控制网，线路施工控制仅靠定测放出交点、直线控制桩、曲线控制桩(五大桩)进行控制，当出现中线控制桩连续丢失后，就很难进行恢复；由于路基地段没有分级建立平面控制网，没有稳固的平面控制基准，施工后线路中线控制桩就被破坏，只是在路基工程施工期间根据中线控制桩设置护桩进行平面控制。无法使用统一的平面控制基准进行线下工程和轨道工程施工。

(3)测量精度低。

由于导线方位角测量精度要求较低，施工单位复测时，经常出现曲线偏角超限问题，施工单位只有以改变曲线要素的方法来进行施工。在普通速度条件下，不会影响行车安全和舒适度，但在高速行车条件下，就有可能影响行车安全和舒适度。

(4)轨道铺设精度难以满足设计线形和平顺度要求。

轨道的铺设不是以测量控制网为基准按照设计的坐标定位，而是按照线下工程的施工现状采用相对定位进行铺设，这种铺轨方法由于测量误差的积累，往往造成轨道的几何参数与设计参数相差甚远。在浙赣线提速改造时，采用定位进行铺轨就出现了圆曲线半径与设计半径相差太大、大半径长曲线变成了很多不同半径圆曲线的组合、曲线五大桩位置与设计位置相差太大、纵断面整坡变成了很多碎坡等问题。第四章 高速铁路精密测量体系

传统铁路测量方法采用定测中线控制桩作为联系铁路勘测设计与施工的线路平面测量控制基准，中线控制桩在线路竣工后已不复存在，铁路平面控制基准已经失去，因而在竣工和运营阶段的线路复测只能通过相对测量的方式进行，这种方式只适合测量精度要求低的普速铁路测量。而高速铁路轨道必须具有非常精确的几何参数，使轨道的几何参数与设计的目标位置之间的偏差保持在最小，精度要保持在毫米级范围以内。仅仅依靠相对测量方法对线路进行维护是远远不够的，必须引入绝对测量系统，建立一套完整精密测量系统。

4.1 高速铁路精密工程测量的内容

高速铁路精密工程测量贯穿于高速铁路工程勘测设计、施工、竣工验收及运营维护测量全过程，包括以下内容：

(1)高速铁路平面高程控制测量；(2)线下工程施工测量；(3)轨道施工测量；(4)运营维护测量。

4.2 速铁路精密工程测量的目的

高速铁路精密工程测量的目的是通过建立各级平面高程控制网，在各级精密测量控制网的控制下，实现线下工程按设计线型准确施工和保证轨道铺设的精度能满足旅客列车高速、安全行驶。为了达到在高速行驶条件下，旅客列车的安全性和舒适性，那么线路严格按照设计的线型施工，即保持精确的几何线性参数；轨道必须具有非常高的平顺性，精度要保持在毫米级的范围以内。

4.3 速铁路轨道铺设的精度要求

高速铁路轨道施工的定位精度决定着高速铁路的平顺性，高速铁路轨道铺设应满足轨道内部几何尺寸(轨道自身的几何尺寸)和外部几何尺寸(轨道与周围建筑物的相对尺寸)的精度要求。其中内部尺寸描述轨道的几何形状，外部几何尺寸体现轨道的空间位置和标高。4.3.1 轨道的内部几何尺寸

轨道内部几何尺寸体现出轨道的形状，根据轨道上相邻点的相对位置关系就 可以确定，表现为轨道上各点的相对位置。轨道内部几何尺寸的各项规定是为了给列车的平稳运行提供一个平顺的轨道，即通常提到的平顺性。因此，除轨距和水平之外，还规定了轨道纵向高低和方向的参数，这些参数能保证轨道有正确的形状。利用这些参数可以检查轨道的实际形状是否与设计形状相符，轨道内部几何尺寸的测量也称之为轨道的相对定位。4.3.2 轨道的外部几何尺寸

轨道的外部几何尺寸是轨道在空间三维坐标系中的坐标和高程，由轨道中线与周围相邻建筑物的关系来确定。轨道外部几何尺寸的测量也称之为轨道的绝对定位，轨道的绝对定位必须与路基、桥梁、隧道、站台等线下工程的空间位置坐标和高程相匹配协调。轨道的绝对定位精度必须满足轨道相对定位精度的要求，即轨道平顺性的要求。由此可见，高速铁路各级测量控制网测量精度应同时满足线下工程施工和轨道工程施工的精度要求，即必须同时满足轨道绝对定位和相对定位的精度要求。

4.4 高速铁路精密测量体系的特点

4.4.1 “三网合一”的测量体系

高速铁路工程测量的平面、高程控制网，按施测阶段、施测目的及功能不同分为：勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网。我们把高速无砟轨道铁路工程测量的这三个阶段的测量控制网，简称“三网”。

勘测控制网包括：CPI控制网、CPⅡ控制网、二等水准基点控制网。施工控制网包括：CPI控制网、CPⅡ控制网、水准基点控制网、CPm控制网。

运营维护控制网包括：CPlI控制网、水准基点控制网、CPm控制网、加密维护基标。

为保证三阶段的测量控制网满足高速铁路勘测、施工、运营维护3个阶段测量的要求，在设计、施工和运营阶段构建和保持高速铁路轨道空间几何形位的一致性，满足高速铁路工程建设和运营管理的需要，3阶段的平面、高程控制测量必须采用统一的基准。即勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网均采用CPI为基础平面控制网，以二等水准基点网为基础高程控制网。简称为“三网合一”。4.4.2 建立框架控制网CP0 高速铁路建立框架控制网CP0，是在总结京津城际铁路，郑西、武广、哈大、京沪、石武高速铁路平面控制测量实践经验基础上提出的。由于高速铁路线路长、地区跨越幅度大且平面控制网沿高速铁路呈带状布设。为了控制带状控制网的横向摆动，沿线必须每隔一定间距联测高等级的平面控制点，但是由于沿线国家高级控制点之间的兼容性差，基础平面控制网CPI经国家点约束后使高精度的cPI控制网发生扭曲，大大降低了CPI控制点间的相对精度，个别地段经国家点约束后的CPI控制点问甚至不能满足规范要求的CPI控制点相对中误差≤1／80000。在测量中不得不采用一个点和一个方向的约束方式进行cPI控制网平差，但这种平差方式给CPI控制网复测带来不便。为此，在京津城际铁路、哈大、京沪、石武高速铁路平面控制测量首先采用GPS精密定位测量方法建立高精度的框架控制网CP0，作为高速铁路平面控制测量的起算基准，不仅提高了CPI控制网的精度，也为平面控制网复测提供了基准。4.4.3 高速铁路平面控制网的分级布网

高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网CP0基础上分三级布设，第一级为基础平面控制网CPI，主要为勘测、施工、运营维护提供坐标基准；第二级为线路平面控制网CPlI，主要为勘测和施工提供控制基准；第三级为轨道控制网CPⅢ，主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准。三级平面控制网之间的相互关系如图1所示。

图1 高速铁路三级平面控制网示意图

4.4.4 CPⅢ自由测站边角交会网测量

CPIll为轨道控制网，是铺轨加密基标和轨道精调的基准，为了保证铺轨加密基标和轨道精调测量的精度，其点位间距以60m为宜。CPⅢ控制网应采用自由测站边角交会网进行构网测量，以CPI或CPII作为基准进行固定数据约束平差。CPⅢ自由测站边角交会网如图2所示，自由测站间距为120m左右，每个 CPⅢ控制点有3个自由测站点的距离、方向交会。CPⅢ自由测站边角交会网测量与常规导线网测量比较具有以下优点：

(1)点位分布均匀，有利于铺轨加密基标和轨道精调作业精度的控制；(2)网形均匀对称，图形强度高，每个CPIII控制点有3个方向交会，多余观测量多，有利于提高网的可靠性和测量精度；

(3)相邻点间相对精度高，兼容性好，能有效控制轨道的平顺性；(4)控制点采用强制对中标志，自由测站没有对中误差，消除了点位对中点误差对控制网精度的影响。

图2 CPⅢ控制网示意图

4.5 筑物变形监测

高速铁路线路长，路基、桥梁、涵洞、隧道工程量大，沿线复杂地质条件对工程建设影响大，线下构筑物变形是无砟轨道铁路的重要参数，一直贯穿于设计、施工、运营养护、维修各阶段。高速铁路构筑物的变形监测与控制是高速铁路建设成败和安全运营的关键，为使变形监测所获取的数据科学、可靠并连续，因此在《高速铁路工程测量规范》中，专门作为一章对构筑物变形测量的监测网构网、测量精度、监测点的布设及测量方法进行了规范。这是高速铁路精密工程测量体系的一个特点。

第五章 结束语

目前，我们通过引进、消化吸收、再创新，已掌握了高速铁路工程建设测量技术。《高速铁路工程测量规范》已编制完成并颁布实施，形成了一套具有自主知识产权的高速铁路工程测量技术标准体系，并大规模地开展高速铁路建设。但是，随着我国多条高速铁路的相继竣工，大规模地投入运营。高速铁路的运营及养护维修测量将是一个迫切需要我们解决的问题。而如何利用已有的CPIII控制网和铺轨基标快速完成高速铁路的运营及养护维修测量，目前还是一个空白，需要进行进一步的研究。同时应通过对京津城际铁路养护维修测量和郑西、武广客运专线无砟轨道铁路运营及养护维修测量的总结和开展科研，研究一套适合我国客运专线铁路轨道的运营维护测量技术，逐步完善高速铁路运营维护测量保障体系，确保高速铁路的安全运行。参考文献

[1] 徐万鹏.高速铁路精密测量基准的确定.铁道工程学报, 2012(9): 7-11.[2] 刘华.从高速铁路工程测量标准看铁路工程测量技术的进步.铁道经济研究, 2010(3): 25-29.[3] 周玉辉.高速铁路工程测量有关技术问题的探讨.铁道勘察, 2005,31(3): 28-31.[4] 卢建康.论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点.高速铁路技术, 2010,01(1): 31-35.[5] 卢建康.高速铁路精密工程测量技术体系的建立及特点.铁道标准设计, 2010(z1): 70-73.[6] 左广恒.高速铁路测量控制体系建设与常见问题分析.城市建设理论研究(电子版), 2012(10).

第五篇：喷涂总结

2013年喷涂车间工作总结

新的一年即将来临，回顾2013年在紧张和忙碌中过去，车间在全体员工的努力下，按时、保质保量的完成公司下达的各项任务，作为车间主管，应履行的岗位职责及完成情况。车间在一些细节的处理中有一定的差距，今后工作上需要严格要求自己，加强学习，提升工作能力和水平，为公司发展做自己应有的贡献，现将一年的工作总结如下：

一、保证车间一切以生产为主，完全按照生产工艺流程进行，根据生产部下达的生产计划，车间各工序人员合理调配，以保证车间正常生产，能完成生产部下达的生产任务，并在生产过程的进行质量监控，如出现问题人人不轻易放过，及时和质检沟通，确保产品质量。

二、对新员工要进行培训，及时和员工沟通，调整员工状态，使员工的执行力得到很大的提高，提高员工的团队精神，提升了工作效率和工作质量，在车间全体员工的共同努力下，全年产量大约3400吨，穿条料大约1500吨，总体来说穿条比上年上了一个台阶，但离公司要求还是有一定的距离，我们会继续努力，争取在2014年有更好的成绩。

三、数据不准确，导致穿条料有超产废料，给厂里带来不必要的麻烦，主要原因是管理不到位，操作工的责任心不强，工作没有做到位。在新的一年里，我们将落实到责任人，针对散单，跟踪负责到底，争取把数据准确到99.5%以上。

四、员工流动性较大，对新员工进行岗位培训安全教育，调整员工工作状态，对安全操作进行监督，提高员工的独立操作能力。

这一年车间在公司领导的正确指导下，做了大量的工作，也取得了一定的成绩。但还有不足之处，在今后的工作中，充分调动一切积极因素团结并带领车间全体员工努力扎实的做好车间各项工作，为公司迈上一个新的台阶做出应有的贡献。

喷涂车间

2013年12月21日