隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電站鍋爐行業(yè)對(duì)于鍋爐產(chǎn)品的質(zhì)量要求不斷提高，其中就包括產(chǎn)品的防腐質(zhì)量和外觀。目前，針對(duì)鍋爐產(chǎn)品的涂裝主要以手工高壓無氣噴涂和空氣噴涂為主，但是由于鍋爐結(jié)構(gòu)的特殊性，采用上述手段進(jìn)行涂裝不可避免地存在諸如流掛、漏涂等弊病，且工作強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。對(duì)于受熱面管屏，則必須利用起重設(shè)備懸吊起來進(jìn)行輔助噴涂。同時(shí)，涂裝施工環(huán)境差，VOC(揮發(fā)性有機(jī)物)含量高，對(duì)涂裝工身體存在傷害，環(huán)保效果不佳。

為解決常規(guī)噴涂存在的問題，提高產(chǎn)品涂裝質(zhì)量和工作效率，加強(qiáng)對(duì)涂裝工人的身體保護(hù)，我公司引進(jìn)了液體靜電噴涂技術(shù)應(yīng)用于鍋爐高溫受熱面涂裝線中。靜電噴涂技術(shù)已成為多個(gè)行業(yè)涂裝工藝的主流技術(shù)，具有涂層質(zhì)量好且相對(duì)穩(wěn)定、上漆效率高、節(jié)省涂料成本、節(jié)能省力、環(huán)保效果好和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)用于鍋爐產(chǎn)品的涂裝施工，在國內(nèi)尚屬首次。

一、靜電噴涂原理

液體的靜電噴涂是指在噴嘴和對(duì)應(yīng)的接地電極之間加上高電壓時(shí)，噴嘴尖端流出的液體因受表面張力、靜電力、電荷之間的排斥力以及重力等作用力，使液滴表面不穩(wěn)定進(jìn)而分裂后破碎最終將霧化后的液滴均勻地涂覆在被涂物上[1]，見圖1。一般情況下，液滴帶負(fù)電荷，工件表面帶正電荷。液滴在靜電力、排斥力及重力等外力作用下，不斷均勻、細(xì)化霧滴，且定向沉積于帶正電荷的工件表面，最終形成一層均勻且附著牢固的薄膜。通常情況下可以認(rèn)為液體霧化的實(shí)質(zhì)是液體表面的動(dòng)力穩(wěn)定性問題，液體的表面張力和粘滯阻力是霧化過程中存在的兩種主要阻力，而液體荷電會(huì)導(dǎo)致液滴表面張力降低和內(nèi)外壓力差增加，從而有利于液體霧化。當(dāng)霧滴荷電量達(dá)到瑞利極限時(shí)，表面電荷間的排斥作用使霧滴繼續(xù)分裂。液體的靜電噴涂技術(shù)正是利用靜電對(duì)液體作用來提高霧化效果、生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的[1]。

二、靜電噴涂的工藝參數(shù)優(yōu)化

靜電噴涂涂層質(zhì)量優(yōu)劣與不但與靜電噴涂工藝參數(shù)如靜電壓、噴涂距離、噴槍角度及噴嘴型號(hào)有關(guān)，同時(shí)與所選用涂料特性如黏度、電阻率等息息相關(guān)。靜電噴槍布置在相對(duì)密閉的涂裝室內(nèi)，其相關(guān)布置見圖2。為保證良好的噴涂效果，結(jié)合鍋爐受熱面產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)實(shí)際，靜電噴涂的各項(xiàng)工藝參數(shù)必須通過工藝試驗(yàn)予以慎重選擇。這里靜電壓選擇60 kV左右，靜電噴漆室內(nèi)風(fēng)速控制在0.25-0.35m/s之間，產(chǎn)品移動(dòng)速度控制在4-6 m/min。

2.1  涂料參數(shù)——黏度及電阻率

施工時(shí)涂料黏度需要嚴(yán)格進(jìn)行控制。靜電稀釋劑雖然能夠起到稀釋的作用，但是其用量必須嚴(yán)格控制[4]。用量過少，一方面易造成涂料黏度過大，施工性能不佳，易產(chǎn)生流掛。另一方面，也易造成漆滴帶電量不足，工件表面吸附效率降低。如果用量過多，涂料黏度過小，涂層厚度偏薄，漆滴導(dǎo)電率太高，對(duì)設(shè)備的絕緣性和防火方面的要求相應(yīng)提高，靜電噴涂設(shè)備容易漏點(diǎn)，造成危險(xiǎn)[2]。這是實(shí)際上也要求低導(dǎo)電率稀釋劑與涂料本身具有良好的匹配性，以確保涂料在合理的導(dǎo)電率范圍內(nèi)，涂料黏度也能滿足施工要求。

試驗(yàn)結(jié)果表明：涂料的電阻率在10-40兆歐·厘米，涂料黏度在18-25 s（涂-4#杯）為佳。

2.2  噴涂距離

靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度是靜電涂裝的主要?jiǎng)恿?，它的?qiáng)弱直接影響靜電涂裝的質(zhì)量。參照電場(chǎng)強(qiáng)度與壓力和距離公式(1)所示：

E=U/L                                (1)

E-靜電場(chǎng)的平均電場(chǎng)強(qiáng)度，V/cm；

U-靜電噴槍上所加的直流電壓，V；

L-放電極與被涂物之間的距離，cm。

電廠強(qiáng)度與靜電場(chǎng)的電壓成正比，與噴嘴和工件之間的距離成反比[3]。所以在電壓一定的情況下，噴涂距離的選擇十分關(guān)鍵。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，噴涂距離以250-350mm為佳。噴涂距離過大，待涂裝表面離漆霧的有效扇形區(qū)較遠(yuǎn)，涂層易出現(xiàn)露底現(xiàn)象；噴涂距離過小，漆霧未得到充分的分散，易形成霧化不良，涂層表面易出現(xiàn)橘皮、流掛及涂層厚度不均現(xiàn)象。

2.3 進(jìn)氣壓力

進(jìn)氣壓力的大小對(duì)于漆霧的分散效果影響很大。進(jìn)氣壓力過小，漆霧不易分散，涂層表面易出現(xiàn)橘皮現(xiàn)象，呈現(xiàn)較大液滴覆蓋于產(chǎn)品表面。增加進(jìn)氣壓力，可增加漆霧的霧化效果，加之油漆顆粒帶有負(fù)電，互相排斥，使霧化粒徑越小，分散更加均勻，漆膜的平滑性更好。但是壓力也不宜過大，否則會(huì)產(chǎn)生干噴現(xiàn)象，涂層的光澤度和附著力均有所下降，且加劇噴嘴的磨損。試驗(yàn)結(jié)果表明，靜電噴涂進(jìn)氣壓力雖然較常規(guī)無氣噴涂較小，但是不宜過小，建議進(jìn)氣壓力在0.25-0.40 MPa。相對(duì)于上槍，下槍噴射的漆霧承受的力更大（重力、送排風(fēng)系統(tǒng)施加的向下外力），漆霧到達(dá)產(chǎn)品界面的難度更大，所以為保證產(chǎn)品背面的噴涂效果，建議下槍的壓力務(wù)必大于上槍，但是壓力也不可過大，可考慮差值在0.05MPa左右。

2.4 噴嘴選擇

為了保證噴涂效率、油漆上漆率以及獲得良好的噴涂質(zhì)量，合理的選擇噴嘴十分重要[5]。但是噴嘴選擇不能脫離于所使用的涂料，必須以涂料為基礎(chǔ)，平衡好噴涂效率、涂層質(zhì)量之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)噴嘴選擇型號(hào)14-18，噴幅相對(duì)較寬者為佳，一方面可以降低噴槍堵塞的概率，另一方面也可充分保證涂層外觀質(zhì)量和涂層厚度。

2.5  噴槍夾角

根據(jù)噴涂原理，要求噴槍噴出的漆霧應(yīng)與產(chǎn)品保持垂直狀態(tài)，才能更好的保證涂層的均勻性。但是由于靜電噴涂的特性——存在屏蔽效應(yīng)，尤其鋼管件的腰身區(qū)域(見圖3)，無法保證涂層的有效遮蓋（即鋼管腰身區(qū)域可能會(huì)出現(xiàn)漏涂現(xiàn)象）。要想改變此種現(xiàn)象，只有通過調(diào)整兩把噴槍之間的夾角（噴槍最初呈平行狀態(tài)），使霧化顆粒改變?cè)械碾妶?chǎng)力運(yùn)行方向，確切的說，應(yīng)該是質(zhì)量慣性、電場(chǎng)力、重力，空氣阻力，送排風(fēng)阻力的合力的方向。從而達(dá)到鋼管的腰身區(qū)域，來盡量減輕其鋼管腰身區(qū)域的由于屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致的漏涂現(xiàn)象。

試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)兩槍的夾角在5-15°時(shí)，大部分鍋爐受熱面鋼管的腰身區(qū)域漏涂現(xiàn)象最為輕微。

三、靜電噴涂施工注意事項(xiàng)及存在的問題

3.1 加強(qiáng)過濾

涂料在儲(chǔ)存過程中，由于無法達(dá)到絕對(duì)密封，涂料表面易出現(xiàn)產(chǎn)生結(jié)皮現(xiàn)象。少量結(jié)皮的存在是一種正?，F(xiàn)象。為避免造成噴槍堵塞，施工前，應(yīng)及時(shí)將相應(yīng)結(jié)皮取出，同時(shí)進(jìn)行充分的攪拌，減少固體份沉降。有條件時(shí)，可進(jìn)行有效的過濾處理。

3.2 加強(qiáng)洗槍

施工完畢，必須及時(shí)對(duì)噴涂設(shè)備管路進(jìn)行清洗，尤其是過濾裝置、噴嘴及氣帽。拆卸噴嘴后，應(yīng)采用專用毛刷認(rèn)真刷洗，嚴(yán)禁使用硬質(zhì)鋼絲進(jìn)行疏通，以免造成空氣孔變形，即使微小的變形都會(huì)影響霧化效果。清洗結(jié)束后，可將相關(guān)過濾裝置、噴嘴等浸泡于干凈的稀釋劑中，避免其他固體顆粒進(jìn)入零件內(nèi)部，影響噴涂效果。

3.3  及時(shí)更換噴嘴

由于采用的涂料中存在較多的硬質(zhì)顆粒，加之日常涂料的使用量較大，對(duì)于噴嘴的磨損是非常大的。噴嘴磨損嚴(yán)重后，涂層極易出現(xiàn)橘皮及霧化不良的現(xiàn)象。需要及時(shí)的更換噴嘴。適當(dāng)降低進(jìn)氣壓力，有助于減緩噴嘴的磨損速度。

3.4  加強(qiáng)與工件接觸區(qū)域的涂層清理

噴涂施工過程中，應(yīng)確保行車架（或?qū)к墸┛煽拷拥?，其與工件應(yīng)呈點(diǎn)或者線接觸，否則影響靜電噴涂效果。同時(shí)由于施工時(shí)行車架與部件整體進(jìn)入噴涂室，行車架表面會(huì)吸附有大量的油漆涂層。長時(shí)情況下，油漆涂層的存在會(huì)影響產(chǎn)品的接地和導(dǎo)電性能，故應(yīng)定期予以清理。

3.5 存在的主要問題

法拉第籠效應(yīng)是靜電噴涂固有的特點(diǎn)。針對(duì)有深腔的物體不適合噴涂工藝，這是因?yàn)橥苛媳晃轿矬w的最外端，導(dǎo)致涂層不均勻，這種不均勻涂層是法拉第籠效應(yīng)的結(jié)果。針對(duì)鍋爐受熱面，金屬管子之間是存在間距的，如此會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)鋼管的腰身部位極易出現(xiàn)漏涂。雖然可以通過調(diào)整噴槍角度可以有效的減少鋼管之間的漏噴區(qū)域，但是并不是每一種類型的產(chǎn)品都可以達(dá)到滿意效果。尤其是不同受熱面部件的鋼管間距還存在不一致的情況下。同時(shí)當(dāng)受熱面部件存在管夾等附件時(shí)，相應(yīng)區(qū)域很難避免漏涂現(xiàn)象。所以施工完畢后，針對(duì)漏涂區(qū)域的人工補(bǔ)漆非常重要。

四、結(jié)語

鍋爐受熱面使用靜電噴涂后，在保證正確的工藝參數(shù)選擇的情況下，噴涂操作環(huán)境大大改善、降低環(huán)境污染，提高了工作效率。涂裝整體質(zhì)量明顯提升，光滑細(xì)膩、厚度相對(duì)平整均勻，無橘皮、流掛現(xiàn)象。但是由于屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致的漏涂現(xiàn)象，仍然無法完全避免，需要予以重點(diǎn)考慮。

五、夢(mèng)能服務(wù)與支持

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夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

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