一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，包括下述步驟：A.采用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備對船舶螺旋槳表面腐蝕部位進(jìn)行修復(fù)；B.采用超音速火焰噴涂設(shè)備在船舶螺旋槳表面制備陶瓷防護(hù)涂層。本發(fā)明提供的用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，首先利用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備，對船舶螺旋槳表面腐蝕缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，焊補(bǔ)過程中，焊材與基體可實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，且熱影響區(qū)小，精度可控，維修風(fēng)險低；之后利用超音速火焰噴涂設(shè)備，在船舶螺旋槳表面制備一層陶瓷涂層，陶瓷涂層硬度超強(qiáng)，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，耐磨損抗腐蝕性能優(yōu)良，可對螺旋槳表面起到長效防護(hù)作用，從而大大延長其使用壽命。
【專利說明】一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬的腐蝕修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶螺旋槳起推動船舶前進(jìn)的作用，它的性能對航行影響很大。海水腐蝕、海生物污染以及意外的碰撞等都會造成螺旋槳彎曲、裂紋、缺口、腐蝕等局部損壞，當(dāng)損壞嚴(yán)重時，就會喪失船舶推進(jìn)性能。
[0003]螺旋槳的修復(fù)直接影響船舶塢修周期和維修成本。傳統(tǒng)上，螺旋槳均使用銅質(zhì)材料，在銅合金中，考慮到材料的耐蝕性和阻尼方面的要求，螺旋槳用材以高錳鋁青銅和鎳鋁青銅為主。通常，船舶螺旋槳都采用陰極保護(hù)的方式對船體和螺旋槳進(jìn)行電化學(xué)保護(hù)。盡管銅合金螺旋槳材料的性能已不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)時的安全系數(shù)也較大，但仍不能完全防止腐蝕疲勞斷裂事故。螺旋槳表面異常腐蝕的影響因素是多方面的，逞復(fù)雜性，如化學(xué)、物理和生物等因素。力學(xué)因素與電化學(xué)因素的協(xié)同作用是主因，包括沖蝕磨損、應(yīng)力腐蝕、空泡腐蝕及脫成分腐蝕等。同時海水中的泥沙的沖撞磨損，使得螺旋槳表面的保護(hù)膜脫落加快，促進(jìn)腐蝕加劇，而蝕坑形成后，粗糙的表面又促進(jìn)空泡腐蝕等情形的發(fā)生。
[0004]目前，船舶螺旋槳腐蝕后的治理，主要采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、手工鎢極氬弧焊等傳統(tǒng)焊補(bǔ)修復(fù)方法，其工藝操作較為復(fù)雜，控制不好會產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成螺旋槳葉變形，誘發(fā)螺旋槳使用中的斷裂風(fēng)險；同時修復(fù)后的船舶螺旋槳由于存在修復(fù)后的焊縫，其抗腐蝕性進(jìn)一步降低，更容易再次發(fā)生船舶螺旋槳表面的腐蝕，因而螺旋槳修復(fù)后的長效保護(hù)也是如今的一個技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，該方法熱影響區(qū)小，形成的涂層表面硬度高，抗空泡腐蝕性能好，可解決螺旋槳葉面蜂窩狀腐蝕缺陷修復(fù)和長效防護(hù)難題，大大提高船船螺旋槳的使用壽命。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，包括下述步驟:
A、采用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備對船舶螺旋槳表面腐蝕部位進(jìn)行修復(fù)；
B、采用超音速火焰噴涂設(shè)備在船舶螺旋槳表面制備陶瓷防護(hù)涂層。
[0007]進(jìn)一步的，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備包括脈沖精密焊補(bǔ)系統(tǒng)、電火花離子微弧堆焊系統(tǒng)。
[0008]進(jìn)一步的，所述超音速火焰噴涂設(shè)備包括煤油供給系統(tǒng)、氧氣-空氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和嗔槍。
[0009]進(jìn)一步的，控制系統(tǒng)將煤油和氧氣-空氣助燃劑以一定的流量輸送到噴槍入口，之后經(jīng)霧化噴嘴霧化混合成可燃混合氣后噴入噴槍燃燒室，混合氣經(jīng)火花塞點(diǎn)火燃燒后形成高溫高壓的燃?xì)?，高溫高壓的燃?xì)馔ㄟ^噴槍的噴嘴被加速到超音速；同時送粉系統(tǒng)將噴涂材料從噴嘴的低壓區(qū)送入超音速區(qū)，噴涂材料經(jīng)高溫高速的燃?xì)廛浕凹铀俸髲膰娮靽姵?，噴涂材料高速噴向船舶螺旋槳表面沉積形成涂層。
[0010]為了使得焊絲與基體結(jié)合較好，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備采用鋁青銅焊絲進(jìn)行補(bǔ)焊。
[0011]進(jìn)一步的，所述鋁青銅焊絲采用S214。
[0012]進(jìn)一步的，所述鋁青銅焊絲的直徑為0.8^1.2mm。
[0013]進(jìn)一步的，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備的電流為110-130Α，脈沖時間為13(Tl50ms。
[0014]進(jìn)一步的，所述陶瓷防護(hù)涂層的厚度為0.15^0.20_。
[0015]進(jìn)一步的，所述超音速火焰噴涂設(shè)備采用碳化鎢合金粉末作為噴涂材料。
[0016]進(jìn)一步的，所述碳化鎢合金粉末中鈷的含量為12%。
[0017]進(jìn)一步的，所述碳化鎢合金粉末的粒徑為15~45μπι。
[0018]進(jìn)一步的，所 述超音速火焰噴涂設(shè)備的送粉量為5~8Kg/h。
[0019]進(jìn)一步的，在步驟A之前還具有步驟A0，對船舶螺旋槳腐蝕的表面進(jìn)行預(yù)處理，包括淡化、凈化以及腐蝕凹坑的修整。
[0020]進(jìn)一步的，在步驟B之前還具有步驟B0，對補(bǔ)焊后的船舶螺旋槳表面進(jìn)行處理，包括船舶螺旋槳形狀的修整、檢測及采用噴砂方法對表面進(jìn)行粗化。
[0021]本發(fā)明提供的用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，首先利用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備，對船舶螺旋槳表面腐蝕缺陷進(jìn)行焊補(bǔ)，焊補(bǔ)過程中，焊接材料與基體可實(shí)現(xiàn)良好的冶金結(jié)合，且熱影響區(qū)小，精度可控，維修風(fēng)險低；之后利用超音速火焰噴涂設(shè)備，在船舶螺旋槳表面制備一層陶瓷涂層，陶瓷涂層硬度超強(qiáng)，與基體結(jié)合強(qiáng)度高，耐磨損抗腐蝕性能優(yōu)良，可對螺旋槳表面起到長效防護(hù)作用，從而大大延長其使用壽命。
[0022]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明所提出的用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法的一個實(shí)施例的流程圖；
圖2為圖1中提到的超音速火焰噴涂設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3-圖13為采用圖1中的方法制備的復(fù)合涂層的相關(guān)性能檢測情況；
圖3為堆焊后金相組織照片；
圖4為從堆焊層到基材的硬度曲線；
圖5中圖a為陶瓷涂層的金相顯微組織照片；圖b為圖a中金相顯微組織局部放大后的照片；
圖6中圖a為陶瓷涂層的掃描電鏡照片；圖b為圖a中掃描電鏡的局部放大后的照片； 圖7為陶瓷涂層的能譜分析照片；
圖8中圖a為鑄造鎳鋁青銅30°攻角沖蝕后的微觀形貌照片；圖b為陶瓷涂層30°攻角沖蝕后的微觀形貌照片；圖9中圖a為鑄造鎳鋁青銅90°攻角沖蝕后的微觀形貌照片；圖b為陶瓷涂層90°攻角沖蝕后的微觀形貌照片；
圖10中圖a為鑄造鎳鋁青銅鹽霧試驗(yàn)前的照片；圖b為鑄造鎳鋁青銅鹽霧試驗(yàn)I小時的照片；圖c為鑄造鎳鋁青銅鹽霧試驗(yàn)6小時的照片；圖d為鑄造鎳鋁青銅鹽霧試驗(yàn)24小時的照片；圖e為鑄造鎳鋁青銅鹽霧試驗(yàn)48小時的照片；
圖11中圖a為陶瓷涂層鹽霧試驗(yàn)前的照片；圖b為陶瓷涂層鹽霧試驗(yàn)I小時的照片；圖c為陶瓷涂層鹽霧試驗(yàn)6小時的照片；圖d為陶瓷涂層鹽霧試驗(yàn)24小時的照片；圖e為陶瓷涂層鹽霧試驗(yàn)48小時的照片；
圖12中圖a為鑄造鎳鋁青銅空泡腐蝕試驗(yàn)后宏觀照片；圖b為鑄造鎳鋁青銅空泡腐蝕試驗(yàn)后微觀照片；
圖13中圖a為陶瓷涂層空泡腐蝕試驗(yàn)后宏觀照片；圖b為陶瓷涂層空泡腐蝕試驗(yàn)后微觀照片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0025]參閱圖1-13，是用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法的一個實(shí)施例。
[0026]一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，包括下述步驟:
A、采用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備對船舶螺旋槳表面腐蝕部位進(jìn)行修復(fù)；
B、采用超音速火焰噴涂設(shè)備在船舶螺旋槳表面制備陶瓷防護(hù)涂層。
`[0027]其中，電阻熱能微弧堆焊設(shè)備包括脈沖精密焊補(bǔ)系統(tǒng)、電火花離子微弧堆焊系統(tǒng)。采用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備進(jìn)行的焊接，其熱影響區(qū)小，避免了應(yīng)力集中，降低了對螺旋槳表面補(bǔ)焊的維修風(fēng)險。
[0028]參見圖2所示，超音速火焰噴涂設(shè)備包括煤氣供給系統(tǒng)、氧氣-空氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和噴槍1，將煤油和氧氣-空氣助燃劑以一定的流量輸送到噴槍I入口，之后經(jīng)霧化噴嘴霧化混合成可燃混合氣后噴入噴槍燃燒室，混合氣經(jīng)火花塞點(diǎn)火燃燒后形成高溫高壓的燃?xì)猓邷馗邏旱娜細(xì)馔ㄟ^噴槍的噴嘴被加速到超音速；同時送粉系統(tǒng)將噴涂材料從噴嘴的低壓區(qū)送入超音速區(qū)，噴涂材料經(jīng)高溫高速的燃?xì)廛浕凹铀俸髲膰娮靽姵?，噴涂材料高速噴向船舶螺旋槳表面沉積形成涂層。這樣通過超音速火焰噴涂設(shè)備噴涂到船舶螺旋槳表面上的涂層，性能優(yōu)良，可有效保護(hù)螺旋槳，從而有效地解決了運(yùn)行過程中承受力學(xué)因素與電化學(xué)因素交互作用下的螺旋槳的腐蝕防護(hù)難題，大大延長其使用壽命。
[0029]為了使得焊材與螺旋槳基體結(jié)合較好，在步驟A中采用與螺旋槳材質(zhì)相同的鋁青銅焊絲對腐蝕的螺旋槳表面的凹坑進(jìn)行補(bǔ)焊，本實(shí)施例中，鋁青銅焊絲采用S214，鋁青銅焊絲的直徑為0.8~1.2mm。
[0030]在步驟A中調(diào)整電阻熱能微弧堆焊設(shè)備的電流為110-130Α，脈沖時間為13(Tl50ms。
[0031]在步驟B中采用碳化鎢合金粉末作為噴涂材料；其中碳化鎢合金粉末中鈷的含量為12%。本實(shí)施例中，碳化鎢合金粉末的粒徑為15~45μπι，超音速火焰噴涂設(shè)備的送粉量為5~8Kg/h，也就是超音速火焰噴涂設(shè)備以每小時5~8Kg的輸送噴涂材料的量噴涂到螺旋槳的表面。在本實(shí)施例中，超音速火焰噴涂設(shè)備中的運(yùn)行狀態(tài)下的工藝參數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于船舶螺旋槳腐蝕修復(fù)與長效防護(hù)的方法，其特征在于，包括下述步驟: A、采用電阻熱能微弧堆焊設(shè)備對船舶螺旋槳表面腐蝕部位進(jìn)行修復(fù)； B、采用超音速火焰噴涂設(shè)備在船舶螺旋槳表面制備陶瓷防護(hù)涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備包括脈沖精密焊補(bǔ)系統(tǒng)、電火花離子微弧堆焊系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備采用鋁青銅焊絲進(jìn)行補(bǔ)焊，所述鋁青銅焊絲的直徑為0.8^1.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶瓷防護(hù)涂層的厚度為0.15^0.20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電阻熱能微弧堆焊設(shè)備的電流為110~130A，脈沖時間為130~150ms。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超音速火焰噴涂設(shè)備包括煤油供給系統(tǒng)、氧氣-空氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和噴槍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述超音速火焰噴涂設(shè)備采用碳化鎢合金粉末作為噴涂材料，所述超音速火焰噴涂設(shè)備的送粉量為5~8Kg/h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳化鎢合金粉末中鈷的含量為12%，所述碳化鶴合金粉末 的粒徑為15~45μηι。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟A之前還具有步驟Α0，對船舶螺旋槳腐蝕的表面進(jìn)行預(yù)處理，包括淡化、凈化以及腐蝕凹坑的修整。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在步驟B之前還具有步驟Β0，對補(bǔ)焊后的船舶螺旋槳表面進(jìn)行處理，包括船舶螺旋槳形狀的修整、檢測及采用噴砂方法對表面進(jìn)行粗化。
【文檔編號】B23P6/00GK103801893SQ201310751319
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】蘇新勇, 劉基凱, 楊秀紅 申請人:青島前進(jìn)船廠