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1、热喷涂技术及其 在钢结构上的应用 目目 录录 热喷涂技术简介热喷涂技术简介 热喷涂在钢结构防腐方面的应用热喷涂在钢结构防腐方面的应用 一一 二二 三三热喷涂在其他领域的应用热喷涂在其他领域的应用 u 热喷涂热喷涂是指采用氧乙炔焰、电弧、等离子弧、爆 炸波等提供不同热源的喷涂装置，产生高温高压焰流或超音 速焰流，将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属+陶 瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料，瞬间加热到 塑态或熔融态，高速喷涂到经过预处理（清洁粗糙）的零部 件表面形成涂层的一种表面加工方法。 u 热喷涂技术1910年诞生于瑞士，中国在1950年开始从 事相关产研工作，该技术最早应用于军工领
2、域，目前已经钢 铁、石油化工、能源、建筑等多个领域得到广泛应用。 u 热喷涂是表面工程技术的重要组成部分，从“六五”开始一直是我国重点推广的新技 术项目，已列入2020远景规划重点发展的制造与再制造工程技术。 1.热喷涂技术热喷涂技术 原理原理 高能等离子喷涂高能等离子喷涂 可控气氛等离子喷涂可控气氛等离子喷涂 等离子喷焊等离子喷焊 等离子喷涂等离子喷涂 爆炸喷涂爆炸喷涂 30年代：粉末火焰喷涂年代：粉末火焰喷涂 1916年：年： 电弧喷涂电弧喷涂 1912年：年： 线材火焰喷涂线材火焰喷涂 HVOF 1910年：金属熔液喷涂年：金属熔液喷涂 1910年年50年代年代60年代年代80年代年代2
3、1世纪世纪 超音速等离子超音速等离子 超音速电弧超音速电弧 冷喷涂冷喷涂 液料等离子喷涂液料等离子喷涂 低压等离子喷涂低压等离子喷涂 -薄涂层技术薄涂层技术 . . 1. .热喷涂技术热喷涂技术 历程历程 钢铁钢铁石油化工石油化工汽车汽车能源电力能源电力纺织机械纺织机械 依据客户提供的使用工况，选择合适的喷涂工艺与原料，在产品表面制作功能性涂层（耐磨、依据客户提供的使用工况，选择合适的喷涂工艺与原料，在产品表面制作功能性涂层（耐磨、 抗腐、隔热、抗氧化、导电、绝缘等），提高产品的使用寿命和产线效率。抗腐、隔热、抗氧化、导电、绝缘等），提高产品的使用寿命和产线效率。 产品表面形成产品表面形成 热
4、喷涂功能涂层：热喷涂功能涂层： （耐磨、抗蚀、（耐磨、抗蚀、 隔热、抗氧化、隔热、抗氧化、 绝缘等）绝缘等） 喷涂原料喷涂原料喷涂工艺喷涂工艺 丝材火焰丝材火焰Wire Combustion 电弧喷涂电弧喷涂Electric Arc Spray 粉末火焰粉末火焰Powder Combustion 等离子喷涂等离子喷涂Plasma Spray 高速氧燃料高速氧燃料 HVOF 爆炸喷涂爆炸喷涂Detonation Spraying . 金属金属 及合金及合金 （Zn、Al、MCrAlY等等） 陶瓷粉末陶瓷粉末 （Al2O3、ZrO2等等） 金属陶瓷粉末金属陶瓷粉末 （WC-Co等等） . . 1.
5、 .热喷涂技术热喷涂技术 应用应用 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 以电弧作为热源加热并熔化材料，熔化的材料被高速空气雾化成 微小熔滴，并加速熔滴，喷射到工件表面形成涂层的工艺。电弧喷 涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普 遍使用的一种热喷涂方法。 电弧喷涂线材示意图电弧喷涂线材实况 涂料涂料牺牲阳极牺牲阳极热喷涂热喷涂 防腐机理防腐机理屏蔽阴极保护屏蔽 + 阴极保护 结合力结合力较弱（10MPa以下）较强（达25MPa以上） 抗热疲劳性抗热疲劳性较差较好 耐高温耐高温较差较好好 基材要求基材要求光洁度等要求高无要求不高 工艺简洁性工艺简洁性复杂 简单较简单 耐腐蚀性耐腐
6、蚀性较好良好优秀 设备吊装设备吊装容易损伤涂层无影响基本无影响 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 三种钢结构防腐方案对比三种钢结构防腐方案对比 热喷涂钢结构防腐标准：热喷涂钢结构防腐标准： 1）英国标准学会（BSI）-1977 2）加拿大标准协会确认 3）我国煤炭工业部、水利水电部-1988 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 传统的钢结构防腐方案传统的钢结构防腐方案涂装涂装 原理：原理：由底漆、中间漆、面漆组成的多层涂装体系，隔绝腐蚀介质与 钢结构的接触，保护钢铁基体。 效果：效果：在普通大气环境下，使用年限约为5年。 优点：优点：操作方便，涂刷时间短，效率高。 缺点：缺点： 涂层强度低，轻微的机
7、械碰撞可能导致剥落，影响设备吊装； 防护时间短，重新涂装，工作量大，费时费力，在桥梁的设计使 用年限内要多次修复，总成本巨大； 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 传统的钢结构防腐方案传统的钢结构防腐方案热镀锌热镀锌 原理：原理：将钢结构件浸泡在600左右的高温锌液中，使钢结构表面附着锌层， 镀层完整时起隔绝腐蚀介质作用，镀层破损时起着牺牲阳极的阴极保护作用。 效果：效果：在普通大气环境下，防腐年限长，约为10年。 优点：优点：热镀锌生产，工业化程度高，质量稳定。 缺点：缺点： 热镀锌要有专用的厂房和专业的设备，难以在钢结构加工或建桥 现场进行； 热镀锌温度约为600，会造成钢结构的变形，而且热镀
8、锌层厚 度一般无法超过80m ； 热浸锌镀层碰伤后, 自身无法进行修复，只能通过涂料涂装、电 弧喷涂等其它方法进行局部修补。 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 先进的钢结构防腐方案先进的钢结构防腐方案热喷涂（电弧喷涂）热喷涂（电弧喷涂） 原理：原理：喷涂材料是锌、铝或者锌铝合金，涂层表面形成ZnO或Al2O3，一方 面对钢结构起到机械封闭作用，另一方面也起到局部牺牲阳极的阴极保 护作用，保护基体。 效果：效果：喷涂锌或者铝，加封闭，再进行油漆，寿命可达30年，中间无维护， 喷锌铝合金，封闭后再油漆，涂层寿命达40年。 优点：优点： 钢结构设计方便灵活, 可在钢结构加工及桥梁拼装现场进行防腐施工，
9、 不受环境限制; 被喷涂工件不变形, 确保了工件的自身精度和安装精度; 热喷涂层厚度均匀可控，喷涂与基材结合力好，耐冲击、碰撞性能强， 即使出现损伤，利用同样的施工方法可以进行修补; 喷涂可以现场施工, 减少了构件运输中造成的损伤, 且节约时间与费用； 热喷涂工艺对环境污染较小。 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 电弧喷涂技术工艺过程：电弧喷涂技术工艺过程： 喷砂喷砂喷涂喷涂封闭封闭+ +涂装涂装 喷砂：喷砂：去除钢结构表面的氧化皮，清洁基体表面；毛化表面，增强涂层 与基体的机械结合力，并形成部分冶金结合。 作用：作用： 喷涂：喷涂：形成涂层的过程，喷涂质量的优劣很大程度上决定了涂层寿命的长短。
10、 封闭封闭+ +涂装涂装：封闭填充涂层表面和内部的微小孔隙，充分隔绝腐蚀介质与基 体的接触；涂装一方面有一定的防腐性能，另一方面形成美观的造型。 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 电弧喷涂钢结构防腐实例（国外）：电弧喷涂钢结构防腐实例（国外）： 1、法国巴黎附近的圣吉尼运河船闸 20世纪20年代，采用电弧喷锌，32年后检查，涂层完好，开创了水工结构 应用电弧喷涂的先河。 2、威尔士Menai海峡大桥（英国，1939年建） 热喷涂锌涂层，喷涂的锌涂层厚度为0.125mm, 油漆封孔。50年后检查锌 涂层基本完好, 钢铁基体被很好地保护。 3、美国 Kaw River 大桥 1936年电弧喷锌，厚度
11、250m，1975年检查，涂层完好。 4、美国 Ridge Avenue 大桥 1938年电弧喷锌，50年后检查，涂层完好。 5、美国格兰维奇市天然气化工厂净化装置 钢结构上喷涂130m厚的铝涂层，30年后涂层仍然完好。 美国联邦公路管理局在1999年出版的报告（FHWA/IN/JTRP-98/21美国 钢桥保护政策）确认喷涂锌、铝及其合金涂层外加封闭涂层的复合涂层可 长久有效保护桥梁钢结构。 2. .钢结构钢结构 防腐防腐 电弧喷涂钢结构防腐实例（国内）：电弧喷涂钢结构防腐实例（国内）： 1、淮南电厂（1952年） 264座输电塔，上部采用喷锌防护，涂层至今完好。 2、江苏三河水闸门 6 3
12、 孔 钢 制 水 闸 门 ， 1 9 6 6 年 喷 锌 ， 1 9 9 4 年 检 查 涂 层 完 好 。 3、上海航标浮桶 电弧喷涂铝，防护效果比油漆防护提高耐蚀期10倍以上，喷铝层防海水腐 蚀最大期限达25年。 4、广州珠江鹤洞大桥 主桥主垮径是360m，系双塔空间双面复合斜拉桥, 梁体的工字钢构架采用 热喷涂锌和铝, 并加上环氧聚氨醋封闭漆, 最后再喷涂两道聚氨酷面漆。 5、上海东方明珠塔 塔高460m,塔身大部分为混凝土结构, 上部336m以上的天线部分及部分外 露结构为钢结构。防腐方案选择电弧喷涂与涂料相结合的复合保护方法。 6、广州新电视塔 座落于珠江岸边, 为广州市的标志性建筑
13、, 由一座高达454 m的主塔体和高 156 m 的天线桅杆构成(总高610 m)。防腐方案为电弧喷涂铝，加三道油漆。 l 钢铁钢铁 l 石油化工石油化工 l 海洋平台海洋平台 l 航空航空 l 能源（如锅炉四管）能源（如锅炉四管） l 汽车汽车 l 造纸机械造纸机械 l 钢构件防腐钢构件防腐 l 纺织机械纺织机械 l 核电核电 l 电子半导体电子半导体 l 水泥与煤化工水泥与煤化工 l 工业轮机工业轮机 l 生物工程生物工程 l 海上军用装备海上军用装备 3.热喷涂技术热喷涂技术 应用应用 3. .应用应用- -石油化工领域石油化工领域 闸阀 球阀 涡轮转子固定室涡轮转子固定室 螺杆泵 井下泵的轴 阀座阀座 3. .应用应用- -钢铁领域钢铁领域 3. .应用应用- -造纸领域造纸领域 超级压光辊 烘缸 压榨螺旋转子 真空伏辊
