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時間：2022/3/19 瀏覽次數：
我國靜電噴涂加工技術在鍋爐行業的解決方案！為解決常規噴涂存在的問題，提高產品涂裝質量和工作效率，加強對涂裝工人的身體保護，我公司引進了液體靜電噴涂技術應用于鍋爐高溫受熱面涂裝線中。靜電噴涂技術已成為多個行業涂裝工藝的主流技術，具有涂層質量好且相對穩定、上漆效率高、節省涂料成本、節能省力、環保效果好和生產效率高等優點，但是應用于鍋爐產品的涂裝施工，在國內尚屬首次。
隨著國內經濟的快速發展，電站鍋爐行業對于鍋爐產品的質量要求不斷提高，其中就包括產品的防腐質量和外觀。目前，針對鍋爐產品的涂裝主要以手工高壓無氣噴涂和空氣噴涂為主，但是由于鍋爐結構的特殊性，采用上述手段進行涂裝不可避免地存在諸如流掛、漏涂等弊病，且工作強度大，生產效率低。對于受熱面管屏，則必須利用起重設備懸吊起來進行輔助噴涂。同時，涂裝施工環境差，VOC(揮發性有機物)含量高，對涂裝工身體存在傷害，環保效果不佳。
一、靜電噴涂原理
液體的靜電噴涂是指在噴嘴和對應的接地電極之間加上高電壓時，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，使液滴表面不穩定進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。
通常情況下可以認為液體霧化的實質是液體表面的動力穩定性問題，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，而液體荷電會導致液滴表面張力降低和內外壓力差增加，從而有利于液體霧化。當霧滴荷電量達到瑞利極限時，表面電荷間的排斥作用使霧滴繼續分裂。液體的靜電噴涂技術正是利用靜電對液體作用來提高霧化效果、生產效率和降低生產成本的[1]。
二、靜電噴涂的工藝參數優化
靜電噴涂涂層質量優劣與不但與靜電噴涂工藝參數如靜電壓、噴涂距離、噴槍角度及噴嘴型號有關，同時與所選用涂料特性如黏度、電阻率等息息相關。
靜電噴槍布置在相對密閉的涂裝室內，其相關布置見圖2。為保證良好的噴涂效果，結合鍋爐受熱面產品的結構實際，靜電噴涂的各項工藝參數必須通過工藝試驗予以慎重選擇。這里靜電壓選擇60 kV左右，靜電噴漆室內風速控制在0.25-0.35m/s之間，產品移動速度控制在4-6 m/min。
2.1 涂料參數——黏度及電阻率
施工時涂料黏度需要嚴格進行控制。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，漆滴導電率太高，對設備的絕緣性和防火方面的要求相應提高，靜電噴涂設備容易漏點，造成危險[2]。這是實際上也要求低導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電率范圍內，涂料黏度也能滿足施工要求。
試驗結果表明：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
靜電場的電場強度是靜電涂裝的主要動力，它的強弱直接影響靜電涂裝的質量。參照電場強度與壓力和距離公式(1)所示：
E=U/L (1)
E-靜電場的平均電場強度，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。
電廠強度與靜電場的電壓成正比，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鍵。根據試驗結果，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較遠，涂層易出現露底現象；噴涂距離過小，漆霧未得到充分的分散，易形成霧化不良，涂層表面易出現橘皮、流掛及涂層厚度不均現象。
2.3 進氣壓力
進氣壓力的大小對于漆霧的分散效果影響很大。進氣壓力過小，漆霧不易分散，涂層表面易出現橘皮現象，呈現較大液滴覆蓋于產品表面。增加進氣壓力，可增加漆霧的霧化效果，加之油漆顆粒帶有負電，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，否則會產生干噴現象，涂層的光澤度和附著力均有所下降，且加劇噴嘴的磨損。
試驗結果表明，靜電噴涂進氣壓力雖然較常規無氣噴涂較小，但是不宜過小，建議進氣壓力在0.25-0.40 MPa。
相對于上槍，下槍噴射的漆霧承受的力更大（重力、送排風系統施加的向下外力），漆霧到達產品界面的難度更大，所以為保證產品背面的噴涂效果，建議下槍的壓力務必大于上槍，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，平衡好噴涂效率、涂層質量之間的關系。
試驗結果表明，當噴嘴選擇型號14-18，噴幅相對較寬者為佳，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量和涂層厚度。
2.5 噴槍夾角
根據噴涂原理，要求噴槍噴出的漆霧應與產品保持垂直狀態，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，尤其鋼管件的腰身區域(見圖3)，無法保證涂層的有效遮蓋（即鋼管腰身區域可能會出現漏涂現象）。要想改變此種現象，只有通過調整兩把噴槍之間的夾角（噴槍最初呈平行狀態），使霧化顆粒改變原有的電場力運行方向，確切的說，應該是質量慣性、電場力、重力，空氣阻力，送排風阻力的合力的方向。從而達到鋼管的腰身區域，來盡量減輕其鋼管腰身區域的由于屏蔽效應導致的漏涂現象。
試驗結果表明：當兩槍的夾角在5-15°時，大部分鍋爐受熱面鋼管的腰身區域漏涂現象最為輕微。
三、靜電噴涂施工注意事項及存在的問題
3.1 加強過濾
涂料在儲存過程中，由于無法達到絕對密封，涂料表面易出現產生結皮現象。少量結皮的存在是一種正常現象。為避免造成噴槍堵塞，施工前，應及時將相應結皮取出，同時進行充分的攪拌，減少固體份沉降。有條件時，可進行有效的過濾處理。
3.2 加強洗槍
施工完畢，必須及時對噴涂設備管路進行清洗，尤其是過濾裝置、噴嘴及氣帽。拆卸噴嘴后，應采用專用毛刷認真刷洗，嚴禁使用硬質鋼絲進行疏通，以免造成空氣孔變形，即使微小的變形都會影響霧化效果。清洗結束后，可將相關過濾裝置、噴嘴等浸泡于干凈的稀釋劑中，避免其他固體顆粒進入零件內部，影響噴涂效果。
3.3 及時更換噴嘴
由于采用的涂料中存在較多的硬質顆粒，加之日常涂料的使用量較大，對于噴嘴的磨損是非常大的。噴嘴磨損嚴重后，涂層極易出現橘皮及霧化不良的現象。需要及時的更換噴嘴。適當降低進氣壓力，有助于減緩噴嘴的磨損速度。
3.4 加強與工件接觸區域的涂層清理
噴涂施工過程中，應確保行車架（或導軌）可靠接地，其與工件應呈點或者線接觸，否則影響靜電噴涂效果。同時由于施工時行車架與部件整體進入噴涂室，行車架表面會吸附有大量的油漆涂層。長時情況下，油漆涂層的存在會影響產品的接地和導電性能，故應定期予以清理。
3.5 存在的主要問題
法拉第籠效應是靜電噴涂固有的特點。針對有深腔的物體不適合噴涂工藝，這是因為涂料被吸引到物體的最外端，導致涂層不均勻，這種不均勻涂層是法拉第籠效應的結果。針對鍋爐受熱面，金屬管子之間是存在間距的，如此會導致相應鋼管的腰身部位極易出現漏涂。雖然可以通過調整噴槍角度可以有效的減少鋼管之間的漏噴區域，但是并不是每一種類型的產品都可以達到滿意效果。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。
同時當受熱面部件存在管夾等附件時，相應區域很難避免漏涂現象。所以施工完畢后，針對漏涂區域的人工補漆非常重要。
四、結語
鍋爐受熱面使用靜電噴涂后，在保證正確的工藝參數選擇的情況下，噴涂操作環境大大改善、降低環境污染，提高了工作效率。涂裝整體質量明顯提升，光滑細膩、厚度相對平整均勻，無橘皮、流掛現象。但是由于屏蔽效應導致的漏涂現象，仍然無法完全避免，需要予以重點考慮。
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