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江苏中显集团有限公司脱硫塔热喷铝防腐工程施工方案河南省八达防腐安装有限公司2008年11月14日喷铝主要施工方法一、表面处理表面处理，本公司结合并参照国际与国内喷镀防腐技术规范，根据我公司多年防腐技术施工经验，对基材表面采用喷砂除锈，除锈标准按照中华人民共和国标准GB8923-88Sa3级标准，本标准具体质量要求是：非常彻底的喷砂除锈、氧化皮、油脂、锈及污物和油漆等附着物，该表面应显示均匀的金属色泽，最后表面用清洁干燥的压缩空气或干净的刷子清理。在施工过程中，我公司采用以下设备和措施1）根据不同的工程规范范围，喷砂设备有6m3/8Kg和9m3/8Kg空气压缩机、储气罐、油水分离器、空气滤清器、喷砂罐、胶带、喷砂枪、耐磨瓷嘴，一切机具齐备。2）磨料选用硬度高，有棱角的0.5-1mm石英砂。砂粒干燥，含水量小于1%（含水量＜1%），清洁无杂质，喷嘴选用扩张Ｌ型瓷嘴。空气经扩张－压缩－扩张等阶段，流出砂嘴的空气流量能达到超音速状态，使喷射的磨料大大增加，使基体表面更加活化和电化，而导致镀层结合强度的增加。3）工艺流程：压缩空气进入储气罐，经油水分离器、空气滤清器，使其清洁干燥，不含油质，然后进入砂罐，经胶带将砂粒压至喷砂枪，喷射金属基体。4）操作工艺：操作前首先检查砂罐压力表、胶带、喷砂枪、喷嘴等机具正常时，将喷砂底气阀打开，穿好喷砂衣，系好安全带，做好喷射前的一切准备，当砂罐压力达到8Kg/cm２时，方可将送气门打开，喷射金属基体。5）影响喷镀层的主要原因由实践经验和理论研究证明，不但金属基体所在的环境腐蚀介质是影响喷镀层的原因，更主要的是影响喷镀层的保护年限和保护效率，是表面处理的好坏，而影响表面处理好坏的根本原因是：压缩空气压力、喷射角度、喷射后停放时间、喷射距离。5.1压缩空气压力应在6-7Kg/cm2，常用7Kg/cm2。因在不同的压力下，表面的电极电位值不同，所以，镀层的结合强度就不同，随着空气压力的增加，表面平均粗糙度增加，其表面晶畸变更为剧烈，基体表面更加活化。因此镀层在基体上的投描效应更为显著。镀层金属与基体之间的健结合力将会上升，当压缩空气增加到7Kg/cm2，其镀层结合力达到最高点，若压力7Kg/cm2时，镀层结合强度处于饱和状态。5.2喷射时间：喷射时间的长短，是对基体表面电极电位粗糙度和涂层的结合强度有直接影响。由实践经验证明，在实际操作过程中，对基体略喷即可，使基体表面没有什么大的变化，保持粗糙度在40-60um之间，此时为最佳粗糙度，有操作经验可知，喷射应在20秒以内，随着喷砂时间的延长，电极电位减少，表面活化增加趋于停止。镀层强度有明显的增加，由此可知，喷射时间达到20秒时，基体表面各项指标达到饱和值，此时基体表面能和镀层很好的结合和随着镀层有高的结合强度值。5.3喷射角度：喷射角度的大小，对基体表面的活化程度、镀层的结合强度有着一定的影响。所谓喷射角度就是指喷射的砂粒射流中心束和基体表面的夹角，在其它条件不变情况下，喷砂角度为75℃为最理想，此时基体表面的电极电位、粗糙度及镀层的结合强度均达到最佳参数。当喷砂角度α＜75°时，随着喷砂角度的减少，其电极电位值增大，但其表面的活化程度减少，表面的粗糙度下降，镀层结合强度值减少。当喷砂角度α75°时，其电极电位值增大，虽然平均粗糙度增加，但基体表面的活化强度减少，而导致镀层结合强度值下降。5.4喷射后停放时间：对基体表面电极电位镀层结合强度有直接影响，当基体表面处理后30分钟内没有明显变化，而在２－３小时内基体表面的电极电位基本是稳定的。随着时间的增加，其表面的电极电位值开始升高，活化强度减弱，镀层与基体的结合强度下降，这是由于表面氧化膜生成的厚度在喷镀颗粒撞击表面时，能否破裂有关，2－3小时之内，很薄的氧化膜很易被高速趋行的喷镀颗粒击破。2－3小时之后，氧化膜则对镀层与基体起着隔绝的作用，从而破坏镀层与基体的附着。5.5喷射距离也是影响基体表面电极电位镀层结合强度的主要原因。所谓喷射距离，是指喷砂嘴前面与工件表面的距离，实际操作经验告诉我们，采用200mm无论粗糙度、电极电位、镀层结合强度均是最为理想的。当其它不变的情况下，仅改变喷射距离，居200mm之内时，随着喷砂距离的增加，基体表面活化程度增加，镀层结合强度和表面粗糙度增加。当喷射距离大于200mm时，则各值均随之减少，这是由于磨料和喷射速度随着距离的增大而减少的原因。使磨料颗粒撞击到基体上的功能发生变化的缘故。具体的讲，以180-200mm为最适宜，因凡事皆有一定的范围和出入。按以上设备和诸项程序及实际操作数据规范进行施工，基体的表面可达到国家GB(8923-88)中的Sa3级标准。其表面粗糙度值为40-60um,此时基体表面的电极电位及镀层结合强度、粗糙度、健结合力均达到最佳参数。二、喷铝工艺1、喷铝设备使用手持式喷枪，铝丝直径Ф2-3mm，纯度要求99.8以上，而且无油污。2、工艺流程：压缩空气系统经过除油、除水过滤，然后用喷枪将铝丝由后导管放入喷枪，用氧气、乙炔焰作熔融焰，风作动力，喷射处理好的基体金属，形成均匀的镀层。3、喷镀环境和温度：一般喷射温度为15℃左右为宜，适宜的温度可以使镀层金属与基体获得较高的附着力。若结构表面的温度0℃以下时，可先将结构面预热处理。预热温度可控制在30-40℃，从表面处理后第一道喷镀完毕，其时间可根据相对温度而定。当相对温度低80%时，为３小时；当相对温度为80-90%时为２小时；当相对温度超过90%时不允许喷镀。4、操作前的准备：1）使用氧气前，将氧气瓶的出口阀门瞬间放开，以次除积尘。2）使用新的胶管时，应除管内积尘。3）检查和调整金属丝输送速度。4）使用喷枪前，应作气密性试验。5）将压缩空气调在5Kg/cm２－6Kg/cm2内。6）检查油水分离器的作用是否良好，能否随时放水。7）启开喷枪阀门，先将乙炔压力阀调至1-1.2Kg/cm2，并放少量氧气。8）进行点火，在点火前必须除去空气、氧气和乙炔的混和物。5、操作工艺将铝丝由后手管放入喷枪并伸出枪嘴8mm，最长不得超过12mm。擦去铝白和油脂，用净化过的压缩空气，推动铝（丝前进，并是熔融的部分形成一种雾状喷射到结构表面上，形成镀层。5.1空气压力在5-6Kg/cm2之间时，6Kg/cm2为最好，因为压力与动能成正比，压力越大，粒子的温度下降就越少，因此在喷铝过程中应适当的提高压缩空气的压力，使镀层粒子获得较高的能量速度，致使镀层颗粒密度增加，减少孔隙，增加镀层附着结合力，提高腐蚀保护效果。5.2为获得较理想的保护层，氧气压力应为1.2Kg/cm2。气量控制在0.8-0.85Kg/cm2时；乙炔压力为1.0-1.5Kg/cm2，流程控制在0.7-0.75Kg/m3时，这时的火焰成中性，喷嘴前呈一黄豆粒大的白色焰心，周围是淡红色火焰，此时火焰温度较高，喷镀火花浓密而集中，这样即控制了喷镀过程中的二次氧化，也防止了其碳化，若氧气比例增大，即得氧化火焰，白色焰心很少。喷镀时将会有过量的氧气使熔融金属过多的氧化。若乙炔比例增大，将有过量的乙炔，则得碳化火焰，白色焰心增大、加长，此时火焰温度明显地下降，使镀层金属融率降低就会出现较大的镀层颗粒。同时会发生金属碳化，镀层的附着力将会受到很大的影响，因此喷镀时应及时的调节氧气、乙炔，时刻保持中性略带还原的熔融焰，使其增加镀层的结合强度。5.3喷射距离：能否掌握喷距，对镀层的结合强度起到直接的作用。所谓喷射距离指喷枪嘴至结构的垂直距离，我们采用的喷距是100-120mm。如喷距过小，镀层受到火焰热化作用，使镀层温度升高，引起镀层与表面在较大的温差下收缩，使其降低镀层的性能，易使镀层翘皮和脱落，还易回火，距离过大降低金属微粒的喷射功能，使温度降低，失去可缩性引起结构孔隙增长降低抗渗能力。有实践证明，100-120mm的喷距，才能避免喷距大和喷距小的二者不足。5.4喷镀角度：指喷嘴中心线与工作面垂直的夹角。采用角度为80o最好，若垂直喷镀时，半熔融状态的雾状微粒，以很快的速度堆积会有部分空隙中的空气无法驱出形成较多孔穴，有部分金属微粒从结构表面碰落回到镀层金属雾中去，使金属微粒互相碰撞，削弱镀层微粒对结构表面冲击力量，造成镀层疏松附着力降低，若角度过小，高速喷射的金属微粒会产生滑冲和驱散现象。这样既降低镀层的附着力，同时又浪费材料，根据本公司的施工经验和有关资料，确认夹角80°为最理想，即可减少金属微粒的互撞现象，又能避免表面上的滑冲现象和驱散现象，从而得到致密附着力强的镀层。5.5送丝速度：送丝速度过高会造成丝材不均匀溶化，使微粒大小超出正常范围，甚至会使喷镀中的粒子挟带未溶金属碎块，从而降低镀层质量；若送丝速度过低，会使喷镀粒子变细，增加粒子的面积，使粒子的氧化机会增多，镀层中所含的氧化物增加，因此选用合适的送丝速度，会获得较粗颗粒的粒子，它的面积小，携带热量高，能减少镀层的含氧量，提高镀层与基体的结构强度。所以在操作时，应严格控制送丝速度，根据我们多年的实际操作经验和有关资料证明，送丝速度一般控制在120-150cm/s。喷锌的次序重量约为2.65Kg/h左右，喷铝的次序重量约为2.43Kg/h左右。5.6喷枪移动速度：为了获得较均匀的镀层，喷枪移动速度必须适当。第一层较慢（第一层喷镀厚度应是总厚度的40-50%）；第二层稍慢（同喷漆速度大致相同）；一般约为0.3-0.35m/分钟。两层之间的喷镀方向应相互垂直。5.7喷束的重叠：为了得到质量好、厚度均匀的镀层，在喷镀面积很大时，可分若干小区。分区喷镀掌握好分区交接处喷镀之间的均匀重叠是非常重要的。喷距在100-120mm之间，火花束角度＜４°，喷束宽为4cm-5cm，喷镀时喷束一般应重叠三分之一。若重叠过少，在镀层会有不均匀花纹产生，重叠过多，在两层镀层交接处，就会出现三次重叠，则形成四层镀层，其镀层厚度增加一倍，降低镀层的结合力。因为金属微粒属于物理性的堆积状态。根据基体表面堆积物越多，粘结力越差的原理，若一味的增加厚度，就必须影响镀层的粘结力，同时又浪费材料和工时，另外操作时喷枪移动必须平衡、规范，特别是在喷第二层时则要求更高。5.8喷镀时每层间隔：当大面积喷镀时，每区域第一层喷镀完毕后，应保持清洁，不允许手等触及喷镀表面，每层喷镀时在10-15分钟方可进行下一次喷镀。三、涂料封闭为了更好的有效的达到喷镀层的保护目的，延长其基体结构的使用寿命，必须施加涂料封闭处理。因为，无论是热浸镀或热喷镀，镀层表面同样存在着不同程度的孔隙，随着镀层孔隙率的增加，而影响和降低镀层的防护效率。故此，为了更长的保护年期，首先使用封闭处理。封闭处理是使用的材料为改性环氧呋喃树脂，涂刷在镀层金属表面上，使镀层的孔隙封闭。在施工时，封闭处理采用喷涂法，涂刷漆不垂不流，均匀光洁。1）将配制好的涂料加入高压无气双组份喷涂机料斗内，打开开关，调整压力、喷距、幅面及雾化度，在试片上试涂。（试涂应在5秒内完成），掌握规律后，移至工作表面，从上至下开始喷涂。采用先横后竖的方法，喷涂操作时喷距控制在350mm左右，移动速度0.9-12m/秒。涂层重叠均匀，并充分咬合，以后通过作业面积和涂料消耗量，逐渐熟练操作技能，以控制喷涂厚度。2）喷涂应从结构由上往下移动，所有涂膜不应有流挂、漏涂、泛色、针孔、气泡等漆膜缺陷。3）为避免配比控制不当或机械故障造成更大的事故难于处理，开机后必须试喷，待正常后转入正式喷涂。喷涂时应自上而下环状喷涂，喷涂要均匀，衔接处不应有明显差别，要均一过渡。即使喷涂正常的情况下，也应备有废料桶，以备排除故障或转移方位时向里喷料，因为在开机喷涂后绝对不允许关闭喷枪，以免全部喷涂机构固化报废。四、质量检验1.涂层性能评定涂层的性能反映了涂层的质量，它是由喷涂材料、喷涂工艺、喷涂的后处理等多项因素决定的，因此，涂层性能即不同于喷涂材料的性能也不同于基体材料的性能，不能用常规的检测金属或非金属性能的方法来评定。评定金属涂层性能汲及到多方面的技术指标，就一般涂层而言，包括的主要内容有以下几项。1.1外观检测分项：表面粗糙度，宏观