设计指标

检测指标

如何对高速电弧喷涂层进行质量检测？
对高速电弧喷涂层进行质量检测的步骤为
(1) 试块检测，根据需要，对首次使用的工艺或材料，在现场施
工时，采用同样工艺条件，制备试样，用于孔隙率、结合强度及涂层
厚度、高温性能等的参考性测量。
(2) 现场检测
1）外观检查涂层的覆盖范围是否满足要求，边缘处要圆滑过渡，
无起皮、脱落、漏喷、生丝、飞溅等缺陷；
2）涂层测量检查，应根据喷涂前后厚度测量结果，计算涂层厚
度，防磨涂层的孔隙率、洛氏硬度、结合强度、涂层的氧化层应符合规定要求

工艺

涂面积达到10000平方米，喷涂厚度为0.5mm。
c) 电弧喷涂的能源利用率明显高于其他喷涂方法，节能效果十分突出。电弧
喷涂的能源利用率可达57%，而氧乙炔火焰喷涂的能源利用率为13%，等离子喷涂
为12%。
d) 电弧喷涂是十分经济的热喷涂方法，能源利用率高，节能效果明显，其额
定功率为12KVA，通常使用的电压为30 ~ 37V，电流为180 ~ 220A，每小时耗电仅为
5.4 ~ 8.1度，喷锌30kg 时，每公斤耗电只有0.18度；喷铝或不锈钢时也只有0.4度。
e) 电弧喷涂只使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔气等易燃气体，安全性很高。
三、电弧喷涂设备
电弧喷涂设备系统由电弧喷枪、控制箱、电源、送丝机构等组成，另外，电
弧喷涂需要使用压缩空气，因此，其辅助设备还应包括空气压缩机，有条件的应
为空压机配备油水分离器、储气罐、空气干燥机等设备。
1、电源
电弧喷涂设备的电源通常采用变压器—整流器式直流电源，以硅二极管作整
流器元件，称作硅整流电源。硅整流电源结构简单，坚固耐用，噪声小，维修方
便。硅整流电源属于平特性电源，具有良好的弧长自调节作用，当电弧长度受到
电弧喷涂技术
一、电弧喷涂原理
电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化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热喷涂工艺。喷涂时，两根丝状金属喷涂材料用送丝装
置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷枪中的两个导电嘴内，导电嘴分别连
接电源正负极，并保证两根金属丝之间在未接触之前绝缘。当两根金属丝端部相
互接触时产生短路而形成电弧，时金属丝端部瞬间熔化，此时利用压缩空气把熔
化的金属雾化，形成金属微熔滴，以很高的速度喷射到工件表面上，产生金属涂
层。
二、电弧喷涂的技术特点
a) 电弧喷涂的优点突出表现在其涂层所能达到的高强度和优异的涂层性能。
应用电弧喷涂技术，可以在不提高工件表面温度、不使用贵重打底材料的情况下
获得高的结合强度。一般电弧喷涂的结合强度可以达到20MPa 以上是氧乙炔火焰喷
涂的4~6倍。最近大庆某工程公司在为国家某重点工程投标时，专门测验了电弧喷
涂的结合强度。用Φ40的Q235圆钢，切断后将两个断面磨平，经过喷砂处理，使
粗糙度达到 Sa2.5级以上，然后将其中一个断面用电弧喷涂方式喷锌，厚度为
0.10 ~ 0.15mm，将另一个断面涂上强力胶水，与喷锌层断面相粘结，等胶水完全干
燥后上拉力试验机，测得结果为：共用10根圆钢试样，平均结合强度为13.7吨，
最小的为10.6吨，最大的为15.2吨，也就是平均结合强度为21.8MPa，最小的为16.9
MPa，最大的为24.2 MPa。由于锌涂层属于比较软的涂层，其结合强度要低于不锈
钢等硬质金属。
b) 电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。电弧喷涂的生产
率与电弧电流成正比，以喷涂锌涂层为例，当喷涂电流为200A 时，每小时可喷涂
30kg，喷铝或不锈钢也可达到20kg。这要比氧乙炔火焰喷涂提高5 ~ 6倍。河南防腐
集团公司在大连为油罐内外表面喷涂铝涂层时，仅用2个多月的时间，从施工组织
到工程验收完毕，利用2台 CMD-AS3000型电弧喷涂设备每天工作10 ~ 12小时，总喷
涂面积达到10000平方米，喷涂厚度为0. 5mm。
c) 电弧喷涂的能源利用率明显高于其他喷涂方法，节能效果十分突出。电弧
喷涂的能源利用率可达57%，而氧乙炔火焰喷涂的能源利用率为13%，等离子喷涂
为12%。
d) 电弧喷涂是十分经济的热喷涂方法，能源利用率高，节能效果明显，其额
定功率为12KVA，通常使用的电压为30 ~ 37V，电流为180 ~ 220A，每小时耗电仅为

4 ~ 8. 1度，喷锌30Kg 时，每公斤耗电只有0. 18度；喷铝或不锈钢时也只有0.4度。
e) 电弧喷涂只使用电和压缩空气，不用氧气、乙炔气等易燃气体，安全性很
高。
三、电弧喷涂设备
电弧喷涂设备系统由电弧喷枪、控制箱、电源、送丝机构等组成，另外，电
弧喷涂需要使用压缩空气，因此，其辅助设备还应包括空气压缩机，有条件的应
为空压机配备油水分离器、储气罐、空气干燥机等设备。
1、电源
电弧喷涂设备的电源通常采用变压器—整流器式直流电源，以硅二极管作整
流器元件，称作硅整流电源。硅整流电源结构简单，坚固耐用，噪声小，维修方
便。硅整流电源属于平特性电源，具有良好的弧长自调节作用，当电弧长度受到
外界因素而变动时，电源会产生很大的电流变化值，丝材的熔化速度随之有较大
变化，促使电弧迅速恢复到原来的弧长。弧长的自调节作用能保持一定的弧长，
维持电弧稳定燃烧。这对于控制雾化金属的粒子尺寸及金属的烧损率，稳定涂层
质量十分重要。此外，平特性电源的短路电流较大，引弧容易，还具有防止电弧
回烧导电嘴的保护作用。电弧喷涂电源的空载电压一般在18 ~ 40V 之间，额定工作
电流为300A。以 CMD-AS3000型电弧喷涂设备为例，其空载电压为27 ~ 40V，分八个
档次调节，额定电流为300A。过去曾有人用过直流电焊机电源作为电弧喷涂的电
源，由于电焊机电源具有陡降的外特性，工作电压要在40V 以上，使喷涂时金属丝
碳烧损严重，降低表面硬度和结合强度。现在使用的专门为电弧喷涂设计的平特
性电源可以在较低的电压下工作，使喷涂时的碳烧损大为减少（一般可达50%），
保持良好的弧长自调节作用，连续喷涂不断弧，能有效地控制电弧电压。平特性
电源可以随着调节喷涂电流的大小来控制送丝速度的快慢，维持稳定的电弧喷涂
过程。平特性电源操作非常简单，根据丝材的材质（熔点大小）选择一定的空载
电压，利用调节电流来控制送丝速度，从而确定电弧喷涂的工作效率。通常在喷
锌或喷铝时的空载电压调节在30 ~ 32V，电流调节到180 ~ 200A 即可；喷涂不锈钢、
铜或其他硬质合金时，电压应在35 ~ 38V，电流在200 ~ 250A。
2、电弧喷枪
电弧喷枪分为手持式和固定式（机卡式）两种。手持式喷枪操作灵便，万能
性强；固定式喷枪通常用于喷涂生产线或对涂层均匀性要求很高的工作，如轴类
修复、较薄涂层等。电弧喷枪由壳体、导电嘴、喷嘴、雾化风帽、遮弧罩等组成。
喷枪要完成使金属丝材准确对中，维持电弧稳定燃烧，熔化丝材及雾化喷射等功
能。喷枪中的导电嘴与喷嘴是关键零件，直接影响喷涂层的质量及喷涂过程的稳
定。金属丝材在导电嘴中既要导电，又要减少送丝阻力，这就要求导电嘴要有合
适的孔径及长度。孔径过小，送丝阻力大，孔径过大，导电性能不稳定，丝材对
中的性能也差，甚至在导电嘴内引发电弧，产生粘连现象。 CMD-AS3000型电弧喷
枪使用3mm 直径丝材，其导电嘴孔径为3. 2mm，也就是单边0. 1mm 的余量。导电嘴
内壁要保持清洁，粘上油污或氧化物会影响丝材的导电性能，增大送丝阻力。导
电嘴属易损件，应定期更换。两个导电嘴之间的夹角一般在30° ~60° 之间。喷嘴，
也叫压缩空气喷嘴，它对熔化的金属起到有效的雾化作用。由于盘状丝材从送丝
机构经送丝管送入导电嘴时还会出现固有的弯曲现象，所以不能保证两根金属丝
相交时总是处于中心位置，当交点偏离气流中心时，容易造成雾化气流波动。为
此，目前的电弧喷枪均采用使丝材端部在雾化气流内的方案。这种方案可以保证
稳定的雾化过程。电弧喷枪因送丝方式的不同还分为推丝式和拉丝式两种。由于
拉丝式喷枪体积很大，也很重，一般都做成固定式（机卡式），适合于喷涂生产线
使用。但拉丝式喷枪由于送丝装置全在枪上，各种零件受重量限制，体积都很小，
所以拉丝的力量有限，不能满足所有丝材的送丝要求，一般只能拉动小盘的锌、
铝等材质较软的丝材。推丝式喷枪是由专门的送丝机构通过两根特制的送丝软管
推送到导电嘴中，所以枪体结构简单，重量轻，操作灵活，最适合手持作业，如
果用于固定式操作，也能很方便地制作成机卡式喷枪，用于喷涂生产线使用。
CMD-AS3000型电弧喷枪就是采用推丝式设计，使用3mm 直径丝材，喷涂时电弧稳定、
可靠、不断弧，喷涂质量致密、平整，不仅可以喷涂锌、铝等材质较软的丝材，
对于不锈钢、高铬镍合金、高硬度管状丝材等均可以很轻松地进行喷涂，也就是
说，目前所有的金属丝材都可以使用。
3、送丝系统
送丝系统通常由送丝机构、送丝软管、丝盘等组成，送丝机构还包括直流伺
服电机、减速器、送丝主动轮、送丝轮、压丝轮等。送丝系统的作用是将两根相
互绝缘的金属丝稳定地自动送入电弧区。丝盘上的金属丝经过安装在减速器输出
5
轴上的送丝主动轮驱动送丝轮，使金属丝进入送丝软管及喷枪内的导电嘴。这种
送丝系统是专门为推丝式喷枪设计的。由于送丝系统是否工作可靠关系到电弧喷
涂工作的生产率和涂层质量，所以，要求送丝系统具有优良的驱动性能及较小的
送丝阻力。 CMD-AS3000型电弧喷涂设备的送丝机构为两轮驱动（2×4）型，即两
个送丝主动轮驱动四个送丝轮和四个压丝轮。由减速箱同时驱动两边的各一个送
丝主动轮，每个送丝主动轮驱动两个带丝槽的送丝轮，当金属丝材放入送丝轮丝
槽后用两个压丝轮分别压紧送丝轮，这样就可以靠摩擦力将金属丝材送入送丝软
管。压丝轮的主要作用是将送丝轮丝槽中的金属丝材压紧，使之产生一定的摩擦
力，以便金属丝材可以送入送丝软管。压丝力度一定要适中，过紧会增加送丝阻
力，也会将金属丝材压变形；过松会使金属丝材在丝槽中打滑，造成送丝不畅，
甚至中断。压丝轮由压丝杆压紧，压丝杆上有松紧调节装置。送丝软管是两根由
橡胶、金属螺纹管、氟塑料、导线等材料特制的，不仅起到将金属丝材导入喷枪
导电嘴的作用，而且两根送丝软管均为导电体，连接正负电极，使金属丝材通过
导电嘴相交时产生电弧。送丝软管的质量要求很高，软管内径控制很严。如果送
丝软管的内径过小，金属丝材与管壁接触面大，送丝阻力也会增大；送丝软管内
径过大，金属丝材在送丝管中呈波浪状态，点接触过多，阻力亦很大，而且有可
能使软一点的金属丝材产生折弯，造成导电嘴堵丝。因此，在电弧喷涂操作过程
中，应避免送丝软管弯曲过大，造成死弯；防止踩踏，使送丝软管变形，造成送
丝阻力增大，甚至堵丝；绝对禁止将内芯抽出，造成送丝软管损坏。要经常对送
丝软管进行清理，一般的清理方法可用压缩空气定期喷吹送丝软管内壁，清除管
内壁的金属氧化物及金属屑或油污等等。
四、电弧喷涂工艺
1、表面预处理
电弧喷涂工艺中的表面预处理是一项非常重要的工作，包括表面清洗、表面
预加工、表面粗糙化等方面。
1）表面清洗表面清洗的主要目的是将待喷涂表面除油、去污、除锈等。普
通的表面处理方法，如电镀、镀锌、热浸锌等一般用酸洗的方法进行表面清洗，
如果用这种方法进行电弧喷涂表面清洗，不仅不能使待喷涂表面粗糙化，而且容
易造成环境污染。现在已逐渐减少使用酸洗的方法进行表面清洗。由于喷砂方式
即可以去除待喷涂表面的油污、锈蚀、氧化层等，还可以使待喷涂表面粗糙化，
所以，目前利用喷砂的方法进行表面清洗是最好的方法。可以说，喷砂能够适合
几乎所有方式表面处理前的预处理工作。
2）表面预加工由于电弧喷涂可以进行轴类及机械零件的修复，所以在修复
之前必须对工件表面进行预加工，也就是要将工件表面磨损部位用车（适合于轴
类）或铣、刨（适合于平面）的方式加工平整，然后经表面粗化处理，喷涂上所
需金属。表面预加工量视涂层厚度而定，一般要求在工件最大磨损量以下
10. 25mm。预加工时应特别注意边角的过渡，喷涂层边缘，特别是锐边，有可
能使喷涂层剥落，所以边角处应加工成较大的圆角或倒角。平面预加工时，应将
磨损最大处作为中心，向四周切削超过磨损部位较大的预加工面，中心处可以有
较大的加工量，向四周扩散时逐渐平滑过渡到正常表面处，避免产生直角，造成
边缘与正常表面结合处产生缝隙。电弧喷涂后，工件可以进行机加工，但最佳方
法是磨削。
3）表面粗糙化不管是用于防腐蚀工程，还是机械零件表面修复，电弧喷涂
前最重要的工序就是将待喷涂表面进行粗糙化处理。表面粗糙化处理通常是用喷
砂方法，如果是轴类修复，还可以用车螺纹或电火花拉毛的方法。目前，喷砂处
理不仅是表面清洗的最好方法，也是表面粗化处理的最好方法。喷砂的材料（也
称磨料）选用可根据工件的尺寸、形状及硬度来决定。通常使用的磨料有刚玉砂、
石英砂、建筑砂、钢砂、铜矿渣等。磨料粒度一般在1440目范围内，特殊情况也
可选用更粗或更细的磨料。喷砂所用压缩空气的压力为0. 5~0. 7Mpa。磨料一定要
洁净、锋利、多角。喷砂粗化程度应按国家标准执行，至少应达到 Sa2. 5级。检验
粗化等级可以用专用的粗糙度仪，也可以凭经验在较强光线下从各个角度观察被
喷砂表面，如果没有反射亮斑，即为合格。喷砂时使用的压缩空气必须无水、无
油，喷砂完毕后用洁净的压缩空气将表面喷吹干净，去除尘土。喷完砂后最好在4
小时内进行电弧喷涂，喷砂后的表面禁止用手触摸，特别是在搬运过程中一定要
保持喷砂表面的洁净。
涂层质量控制
1）涂层致密度电弧喷涂的涂层致密度由熔化的金属粒子大小决定。金属粒
子大则涂层表面粗糙，致密度不好；金属粒子小则涂层表面细密，致密度好。但
并不是金属粒子越小越好。由于涂层质量还涉及到涂层的结合强度，如果金属粒
子非常小，则涂层结合强度将会降低，而且也容易造成金属粒子碳化，变成氧化
物，从而无法与工件结合。影响涂层致密度的因素主要是压缩空气的压力和流量，
同时也与喷枪喷嘴的形状有关。以 CMD-AS3000型电弧喷枪喷嘴为例，其结构设计
比较合理，而且通过喷枪内的气室可以将两根金属丝材的端部完全包覆于压缩空
气射流中，此时，如果压缩空气的压力、流量合适，金属丝材熔化时产生的熔滴
就可以被很好地雾化，金属粒子尺寸就会明显降低，涂层组织也会细化，达到理
想的致密度要求。电弧喷涂时压缩空气的压力一般为0. 50. 7Mpa, 空气流量为
1.6 ~ 2.0m3/分钟。
2）涂层与基体的结合强度电弧喷涂涂层与基体的结合强度取决于下列因
素：
压缩空气的压力
压缩空气的流量
待喷涂表面的预处理程度
喷枪相对于工件表面的距离
电弧喷涂设备的送丝速度，也就是电流的大小
电弧电压
提高压缩空气的压力可以使金属粒子增加撞击力，在金属粒子撞击工件表面
时增大变形量，从而提高涂层结合强度。在提高压缩空气的流量时同样可以增加
涂层的结合强度。
由于表面预处理是电弧喷涂工作的重要环节，因此，要提高涂层的结合强度
必须做好表面预处理。涂层结合强度不高的主要原因就是表面预处理效果不好。
人们只重视电弧喷涂本身，却忽视了表面预处理。在用喷砂方式进行除油、除锈
及表面粗化时往往不能正确地选择合适的砂料，而且不能正确的调节压缩空气的
压力和流量，甚至喷出的压缩空气含有水气、油气，这些都会造成表面预处理程
度较差，达不到电弧喷涂的要求。有时在进行表面预处理时的一切方法均按要求
工作，预处理效果也很好，但是不注意对预处理表面加以保护，在放置或搬运时
造成二次污染，使处理过的表面重新沾上油污、水气、粉尘等，电弧喷涂时仍属
于不合格表面。
喷枪相对于工件表面的距离可以影响涂层的结合强度。距离增加可以降低金
属粒子的喷射速度，距离越大，金属粒子的喷射速度变慢，飞行距离变长，也就
增加了金属粒子的氧化程度，氧化物过高，会造成涂层的结合强度下降。电弧喷
枪相对于工件表面的距离应为150200mm。
电弧喷涂时的工作电流和电压对涂层的结合强度也会产生影响。并不是电压、
电流越高越好。提高电压固然可以保证电弧稳定，提高电流固然可以增加电弧喷
涂的生产率，但是，同时还可以造成金属的烧损，增加氧化物，从而降低了涂层
的结合强度。因此，一定要根据金属丝材的材质以及涂层要求确定电弧喷涂时的
电流和电压。
3）涂层硬度
电弧喷涂过程中，涂层硬度的提高是由金属粒子附着在工件表面时压缩空气
对其快速冷却而使金属组织发生变化来决定的。一般来说，影响涂层硬度的因素
有以下几个方面：
金属丝材的化学成分
喷枪相对于工件表面的距离
压缩空气的压力、流量
喷涂电压、电流
金属丝材的化学成分对涂层硬度的影响很大。金属丝材硬度越高，涂层硬度
也会越高。当然，任何金属丝材在电弧喷涂时都会有部分碳烧损和氧化现象，如
果一味地提高电流和电压，就会使碳烧损和氧化量增加，涂层硬度也会降低。适
当地提高压缩空气压力和流量可以加速金属粒子冷却，提高涂层硬度。
另外一个容易混淆的概念是在测量涂层硬度时一般是使用硬度仪来测量，当
涂层喷好后，经机加工将表面抛光，然后选择多点用硬度仪测量出平均硬度值。
但是，这样测量的结果并不准确，也就是说，并不是涂层硬度，而是涂层与工件
的结合硬度。由于涂层较薄，且工件一般均为普碳钢等硬度较低的金属，当使用
硬度仪“打” 硬度时，通常会将涂层和工件的硬度一起“打” 出来，此时的硬度
是涂层与工件的结合硬度，与涂层本身的硬度相比会降低很多。因此，测量涂层
硬度时应将涂层剥离，或将涂层附着在相对硬度相同或高于涂层材料硬度的工件
时进行测量。
3、电弧喷涂规范参数
电弧喷涂的主要技术参数是工作电压和电流，另外还包括压缩空气的压力和
流量，喷枪与工件的相对距离等。
由于金属丝材的材质不同，熔点、硬度也不相同，所以进行电弧喷涂时要根
据丝材的材质选择工作电压和电流。一般来说，硬度和熔点较低的金属丝材使用
的工作电压和电流也相对较低；硬度和熔点较高的金属丝材所用的工作电压和电
流也相对较高。表一为电弧喷涂规范参数。
表一电弧喷涂规范参数
丝材名称工作电压（V）工作电流（A）压缩空气压力（MPa）压缩空气流量（M3/分钟）
锌 28 150 >0. 5 >1. 6
铝 34 180 >0. 5 >2. 0
不锈钢 37 250 >0. 5 >2. 0
铜 37 250 >0. 5 >2. 0
碳钢 32 200 >0. 5 >2. 0
管状丝材 38 250 >0. 5 >2. 0
电弧喷涂时工作电压会随着电网电压有所浮动，当电网电压不稳定时，工作
电压也可能产生变化。有些金属丝材对电压的稳定性要求比较高，所以应尽量避
免电网电压波动。工作电压应根据空载电压来确定，工作电压比空载电压低2V 左
右。

水冷壁防磨喷涂技术方案

1 喷涂材料及主要技术指标：
水冷壁防磨喷涂采用打底材料和耐磨合金材料分别为 CL-302 和 CP-302A，
再用高温耐磨 CCS 专用封孔剂进行封孔。
1、 CP-302A 涂层主要技术指标：
结合强度： 70Mpa 硬度： ≥HRC55（500～1000HV0.1）
内聚强度： ≥260Mpa 喷涂距离： 200-300mm
喷涂粒子速度： ≥400m/s 孔隙率： ≤1%
使用温度： 1500℃ 导热系数： 60W/M*K
抗冲蚀性： 1.09×10⎯4cm3/h (900～400℃、 1000g200 目 Al2O3、 600s)
抗高温氧化性： 1.63×10-4 mg/(mm2.h) (800℃、 100h)
热膨胀系数： 12×10-6 ℃-1（0～800℃）
耐介质性（H2SO4、 HCl、 NaOH、 NaCl） :优
喷涂工件温度： ≤100℃
涂层总厚度： 0.5～0.6mm 使用寿命： ≥4 年
喷涂工作层丝材 CP-302A 化学成分
序号喷涂种类喷涂材料牌号成分含量
1 超音速电弧喷涂 CP-302A
Cr： 15-20%；
B： 10-18％；
Ni： 3-8%；
稀土少量， Fe 余量
喷涂打底丝材 CL-302 化学成分
序号喷涂种类喷涂材料牌号成分含量
1 超音速电弧喷涂 CL-302
AL： 4-6%；
Ti： 0.3-1.0％；
Ni 余量
3、所用材料主要性能介绍：
1）、打底材料 CL-302:
本公司采取增加结合强度的方法是用本公司自行生产的 CL-302 作为打底材料，
该材料的特点是： a、 CL-302 为放热性材料，喷涂时其到达管子表面时仍为熔
融状态（因打底层仅喷 0.1mm，所以不会造成明显温升），这可保证其与管子之
间的微冶金结合和机械咬合，结合强度可达 70Mpa； b、 CL-302 具
很高的抗高温氧化腐蚀能力，所以在使用时不会因结合面氧化腐蚀而造成涂层脱
落。
2）、 CP-302A：本公司研发生产的 CP-302A 粉芯材料由 Cr、 B、 Si、 Ni、 Mn、
Ti 组成，该材料是专门设计用于锅炉管道的防磨涂层材料，具有优异的抗高温冲
蚀磨损性能，与炉管材料的匹配性好，膨胀系数相近，结合力大，硬度高，可以
起到非常突出的防护效果，经多台锅炉使用效果显著。图（1）为 CP-302A 涂层
截面金相组织照片，图（2）为 CP-302A 丝材，图（3）为水冷壁管经过喷砂处
理后的表面形貌，图（4）为水冷壁管表面喷涂 CP-302A 后的形貌，图（5）为
水冷壁管表面涂层经过一个周期使用后的表面形貌，图（6）为涂层与基体的结
合面金相照片。
（1） CP-302A， 515m/s，截面， ×200 （2） CP-302A 产品图片

（3）水冷壁管喷砂后表面形貌（4）水冷壁管喷涂 CP-302A 后形
貌
（5）水冷壁涂层经过一个周期使用后的形貌（6）涂层与基体结合面形貌，×200

3）、 CCS 封孔剂：高温耐磨抗蚀专用封孔剂是本公司研究发明的，已经过十多
年几百台锅炉的应用，性能稳定，效果良好。在常温下经过 12 小时即可固化，
经过 24～48 小时养护可投入使用。它具有耐磨性好、耐腐蚀能力强等特点，与
喷涂层有良好的结合性能和抗热震稳定性能，绝对不会发生脱落现象。能有效渗
透并浸润涂层孔隙，随着炉温的升高逐渐形成陶瓷化效果，使涂层更致密，能有
效阻止介质中透过微小的涂层孔隙进入涂层内部，从而获得优良的封闭效果。
2 施工工艺
1 、待喷涂表面预处理
对待喷涂表面预处理可分两步进行。首先，用 1416 目刚玉砂对表面进行喷
砂清理，去除表面的浮灰、硬灰、锈层，特别是小凹坑中的粘附物，直至完全露
出金属光泽，要求达到 GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定
的 Sa3.0 级，喷砂压力为 0.6-0.8MPa；然后,对经除锈的表面再次喷砂使表面粗糙
化，以提高结合强度，表面粗糙度达到 GB11373-89《热喷涂金属表面预处理通
则》规定的 Rz80～120 微米，要求粗糙小坑分布均匀，密度不能过大。粗糙化
处理同时能使表面产生一定的残余压应力，这对提高工件疲劳强度有利。粗糙化
喷砂压力 0.50.7MPa。喷砂处理用的压缩空气源必须是无水无油的，表面预处
理后应当是洁净的。喷砂后表面的活度最大，一般应在 4 小时内喷涂，否则表面
很容易再次污染、锈蚀。（特别提醒：若有老涂层做表面处理时应关注处理后的
水冷壁管管壁壁厚，如处理后关闭厚度少于 2/3 应更换壁管，再做防磨喷涂，以
免防止爆管造成不必要的损失。）
2、喷涂工艺参数
2.1 超音速电弧喷涂
第一层：喷涂打底层， CL-302，中速一遍，厚度约 0.05-0.1mm，电弧电压 3637V，
气压 0.50.7MPa，喷涂颗粒宜稍粗，使结合面产生微冶金结合，提高结合力。
第二层：工作层， CP-302A,电弧电压 29-31V，喷涂电流由走丝速度
决定，走丝越快电流越大，一般 180-220A，气压 0.6-0.9MPa，喷涂颗粒极细小，
致密耐磨耐腐蚀层，厚度约为 0.4-0.5mm。
第三层：封闭层， CCS 层，匀速二遍，起封孔保护作用，厚度约为 0.1-0.15mm。
3、注意事项
1）喷涂过程中，喷枪与工件表面的距离（喷涂距离）保持在 300-400mm，以
使喷涂效果最佳。
2）喷涂移动速度也是影响喷涂效果的关键，喷涂时喷涂移动速度保持在
1m/min 左右，以保证涂层的均匀，并控制喷涂温升 100℃以下。
4、喷砂设备与技术说明
本项工程拟采用气动控制的喷砂设备进行喷砂处理，由 5 年以上操作经验的
高级喷砂技工进行喷砂作业。喷砂机如图（8）所示。
5.1 喷砂作用：
5.1.1 净化（活化）表面：去除被喷表面的各种污染物，特别是油脂、污垢、氧
化皮、锈层等，表面显示均匀的金属光泽，以利于打底材料与基体活性表面的粘
附结合（机械咬合与冶金微扩散）。工作面清洁度达到 Sa3 级。
5.1.2 粗化表面：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，使表面具有一定的粗糙度。表面粗糙度达到
GB1031－1995《表面粗糙度参数及其数值》中规定的 Rz60—120um。
5.2 活化目的：
喷砂可提高工件表面活性，有利于增加喷涂粒子（Splat）与基体表面的吸附
力，提高喷涂颗粒与基体的冶金结合力。
5.2.1 喷砂可除去工件表面的有机污杂物和氧化层，增大金属表层晶粒的塑性变
形和增加晶格缺陷，使表面处于容易发生化学反应的状态，有助于促进喷涂颗粒
与金属表面之间的物理化学结合。所以喷砂后，应尽快进行喷涂，时间越短表面
活化效果越好，涂层的结合质量就越高。
5.2.2 工件表面经过砂粒的反复冲击后形成一定的残余压应力，这对提高工件整
体的疲劳强度有利；同时也对消除喷涂过程中形成的残余热应力有益。
5.3 粗化目的：
5.3.1 增大喷涂层材料与基体的接触面积，提高结合面的粘合吸附力。
5.3.2 增加涂层材料与基体表面的填塞嵌合和钉扎咬合作用，以加强涂层与基体
的附着力。
3 超音速电弧喷涂设备与技术说明
本项工程采用 CAS-500 超音速电弧喷涂设备进行超音速喷涂处理，由 5 年
以上操作经验的高级喷涂技工进行喷涂作业。
3.1 设备简介
CAS-500 型超音速电弧喷涂设备是一种以各种实心线材和特殊粉芯线材为
原材料，广泛应用于各种表面的抗腐蚀和耐磨损处理的电弧喷涂系统。先进的控
制系统和现场恶劣条件的高适应性使得 CAS-500 超音速电弧喷涂设备更具有优
势，性能稳定可靠、连续工作能力强是 CAS-500 的又一大特点，为获得高性能
涂层提供了强有力的保障。这个电弧喷涂系统符合 CE-standard 标准，并且包括
以下模块：主机电源、可遥控送丝机构、超音速电弧喷枪、送丝控制系统和气源
控制系统。 CAS-500 超音速电弧喷涂设备如图（9）所示。
（ 8 ）气动控制的喷砂设备
（9） CAS-500 超音速电弧喷涂设备
3.2 技术简介
超音速电弧喷涂技术是我司通过消化吸收国外先进设备与自主研发相结合
的金属热喷涂新技术。该喷涂技术采用稳定送丝机构不断利用高温电弧熔化丝材
端部，并经拉伐尔喷嘴加形成超音速气流，再将熔化的丝材雾化成高速雾化熔滴
流（Droplet）喷向工件表面形成涂层。熔滴粒子流与基材主要以机械、物理和冶
金等方式结合，其结合强度可达 70MPa 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、更大的结合强度、更低的孔隙率、涂
层均匀性高、致密性好，可获得高质量的涂层。且能做到喷涂粒子到达工作表面
时工件温升不超过 100℃，所以工件不会变形。
4．施工技术规范
4.1 超音速电弧喷涂
4.1.1 施工准备：
4.1.1.1 检查脚手架是否搭好，是否牢固。
4.1.1.2 清除管壁表面上灰尘，杂物等。
4.1.1.3 对管壁需实施喷涂的部位进行全面的质量检查，包括管壁厚度、焊缝、
浇筑料等，对于 CFB 锅炉要特别注意检查焊缝是否达到平整度要求。
4.1.1.4 利用现场已有条件进行设备就位，电汽接线，气管连接及磨料清理帆布
铺设工作。
4.1.2 表面预处理：表面预处理按照 GB11373-89《热喷涂金属件表面预处理通
则》进行，其处理的好坏直接影响喷涂层的结合强度。
4.1.2.1 喷砂前，对非喷涂表面采用遮蔽带、挡板等物件进行遮蔽保护。并在防
护层边缘预留过渡区 200mm，以保证光滑过渡。
4.1.2.2 喷砂材料的选择及使用：选用 14-16 目刚玉砂对工件表面进行粗喷，使
其表面清洁度达到 Sa3.0 级，然后再进行针对性的糙化处理，表面粗糙度达
Rz60-120um。喷砂区域设围护及其它回收措施，确保不污染周围环境，经质量
工程师确认后方可进行喷吵。对达不到预处理要求的部位需进行重新喷砂，在进
行重新喷吵时要注意对合格部位的保护。
4.1.2.3 压缩空气：喷砂和喷涂所用的压缩空气必须清洁、干燥且温度较低，以
免污染待喷涂的工件表面。压缩空气可由 6 立方米以上螺杆式空压机提供或由建
设单位供给，压力范围 0.6-0.8MPa，气体流量达到 6 m3/min 以上。
4.1.2.4 喷砂装置：采用压力式气动喷砂设备
4.1.2.5 操作参数：喷砂距离 200-300mm；喷砂角度与基体 45-90° 。
4.1.2.5 喷砂时，由于水冷壁管是弧面，故喷枪沿管子轴向管壁行走，喷枪可稍
微倾斜于管壁轴线。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，呈现均匀的灰白色金属外观。
4.1.3 喷涂：
4.1.3.1 喷涂前，应对非喷涂工件表面采用挡板等进行覆盖保护。
4.1.3.2 丝材选用： φ 2.0mm， CL-302、 CP-302A 合金丝材。
4.1.3.3 喷涂设备选用：选用 CAS-500 型超音速电弧喷涂设备及配套送丝装置。
其雾化气流速度大于 500m/s，粒子速度达到 400m/s 以上，涂层孔隙率可控制在
0.5%以内。同时涂层与基体的结合强度≥70MPa。
4.1.3.4 喷涂工艺参数：
1）．粒子喷涂速度>400m/s
2）．电弧电压： 28-34V：电弧电流： 160-200A
3）．雾化空气压力： 0.6-0.8MPa
4）．喷涂距离： 200-300mm；喷涂角度： 45-75°
5）．涂层总厚度： 0.5-0.6mm
4.1.3.5 喷涂方式：采用“井” 字型喷涂方式，分层、分区作业，局部区域达到
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，防止出现漏喷现象。
4.1.3.6 操作注意事项：
1）．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。工件喷涂温升≤100℃。
2）．在涂层边缘 200-400mm 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，特别对于 CFB 锅炉要求达到“0” 过渡。
3）．送丝机构设专人监护，以保证顺利送丝，防止丝材“打结“，同时保证
两丝间绝对绝缘，以免造成短路。
4）．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，如发现电弧不稳、送丝不
稳、严重漏气等现场应及时检查、修理。调节电压时应断开主回路，以免损伤主
变压器。
5）．喷涂过程中若发现送丝不稳、熔丝爆断、电弧断续等现象，应先检查导
电嘴状况，再检查导丝管安装是否牢固，若有松动应及时拧紧。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。
4.1.4 涂层封孔：喷涂结束后 4-8 小时内，进行高温抗蚀耐磨专用封孔剂 CCS
喷涂封孔，封闭毛细孔隙，与金属涂层一起形成复合涂层，厚度 0.1-0.15mm 左
右。注意搭接区域的封闭，也应平缓过渡，过渡区域 100-200 mm。
5、质量要求与承诺
5.1、涂层质量要求：涂层总厚度： 0.6 ～ 0.9mm。厚度采用挂片方式检测，每层
挂两个点。
5.2、喷涂后外观表面光滑，涂层均匀，平整，致密，涂层与基体结合良好，
不起泡，不开裂，无麻面，无起皮现象。
5.3、喷涂层具有良好的耐温性、导热性、耐磨性、抗氧化性、抗腐蚀性。
5.4、涂层使用寿命：在质保期内若有脱落或磨穿现象，乙方接到甲方通知三天
内到甲方进行免费修补。
6、质量监督与验收
6.1 在表面预处理和喷涂处理过程中，施工方严格按照技术要求和工艺流程要求
进行施工，建设单位专业工程师全程监督并参与质量管理工作。
6.2 施工完毕，由建设单位组织，双方相关人员共同到现场按验收规定进行项目
验收，测量实际喷涂面积，出具验收报告并签字确认。