Dalam pemulihan gas sisa pembakaran limbah industri,-sistem pemanas garam cair bersuhu tinggi, dan peralatan pertukaran panas gas buang boiler, tabung pemanas baja tahan karat 316 terpapar pada lingkungan layanan yang keras yang menggabungkan-oksidasi suhu tinggi, gerusan partikel padat, korosi gas asam, dan siklus termal-dingin yang bergantian. Meskipun substrat itu sendiri memiliki ketahanan korosi-suhu tinggi yang sedang,-dampak jangka panjang dari abu terbang, partikel oksida logam, dan gas buang korosif-campuran klorin yang mengandung sulfur akan terus menerus mengikis dan menghancurkan lapisan pasif yang kaya akan kromium-sehingga memicu oksidasi-suhu tinggi, korosi asam titik embun, dan korosi{10}}erosi. Pelapis anti korosi organik dan anorganik tradisional gagal menahan dampak partikel berkecepatan tinggi dalam jangka panjang dan guncangan termal yang sering terjadi, rentan terhadap retak, terkelupas, dan kegagalan perlindungan yang cepat. Teknologi pelapisan paduan semprotan termal menyimpan lapisan pelindung paduan berbahan dasar nikel, kobalt, atau besi berperforma tinggi pada permukaan tabung melalui peleburan suhu tinggi dan pengendapan tumbukan berkecepatan tinggi, sehingga membentuk penghalang isolasi kompak yang terikat secara metalurgi. Secara bersamaan dapat menahan-oksidasi suhu tinggi, erosi partikel, dan penetrasi medium asam, yang berfungsi sebagai metode penguatan permukaan canggih untuk tabung pemanas di bawah kondisi kerja korosi-erosi suhu tinggi-yang sangat keras. Banyak perusahaan hanya meningkatkan ketebalan dinding tabung atau menerapkan perlakuan pasivasi permukaan sederhana, yang pada dasarnya tidak dapat menahan keausan mekanis dan korosi kimia suhu tinggi, yang sering menyebabkan kegagalan perforasi dini pada bundel tabung pemanas. Oleh karena itu, pemilihan bahan semprotan termal yang wajar dan kontrol proses penyemprotan standar sangat penting untuk memperpanjang masa pakai tabung pemanas di lingkungan gas buang dan garam cair bersuhu tinggi.
Pelapis paduan semprotan termal mencapai perlindungan anti-korosi dan anti-aus dengan mengandalkan mekanisme perlindungan komposit penghalang fisik, ketahanan-oksidasi suhu tinggi, dan ketahanan aus mekanis. Pertama, lapisan paduan padat sepenuhnya mengisolasi substrat baja tahan karat dari gas buang bersuhu tinggi, partikel padat, dan kondensat asam, sehingga menghalangi saluran difusi unsur sulfur, klorin, dan oksigen untuk menghindari oksidasi antar butir bersuhu tinggi dan etsa asam matriks. Kedua, komponen paduan yang kaya akan kromium, aluminium, dan nikel secara spontan membentuk lapisan oksida pelindung Cr₂O₃ dan Al₂O₃ padat yang stabil dalam kondisi-suhu tinggi, yang dapat-memperbaiki sendiri cacat kecil pada lapisan dan menahan perluasan oksidasi lebih lanjut. Ketiga, kekerasan tinggi dan struktur lapisan kompak lapisan semprotan termal secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap keausan permukaan, secara efektif menahan dampak partikel padat berkecepatan tinggi dan mencegah pengelupasan film pasif yang disebabkan oleh erosi cairan jangka panjang. Selain itu, dengan mencocokkan koefisien ekspansi termal antara lapisan dan substrat, risiko lapisan retak dan terkelupas akibat siklus termal yang sering terjadi akan sangat berkurang. Perlakuan awal yang tidak tepat, parameter penyemprotan yang tidak masuk akal, atau jenis bubuk paduan yang tidak cocok akan menyebabkan cacat seperti porositas lapisan, kekuatan ikatan yang buruk, dan tegangan internal sisa, yang akan menjadi saluran preferensi untuk invasi media korosif dan malah mempercepat korosi lokal pada substrat.
Studi ini mengusulkan empat strategi penerapan standar untuk perlindungan lapisan paduan semprotan termal pada 316 tabung pemanas baja tahan karat. Pertama, pilih bahan paduan semprotan termal berdasarkan suhu layanan dan karakteristik media korosif. Untuk kondisi kerja dengan suhu kontinu di bawah 550 derajat dan gas buang-konsentrasi sulfur-klorin rendah, bubuk paduan nikel-kromium lebih disukai, memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik dan ketahanan aus sedang, cocok untuk tabung pemanas pemulihan panas limbah boiler konvensional. Untuk lingkungan bersuhu tinggi di atas 550 derajat dengan erosi partikel abu terbang padat dan korosi asam kuat, bubuk paduan fluks berbasis kobalt digunakan untuk mencapai kekerasan yang sangat tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan guncangan termal. Untuk sistem pemanas garam cair dengan risiko penetrasi klorida yang kuat, lapisan paduan komposit aluminium-nikel dipilih, yang dapat membentuk lapisan pelindung alumina kompak untuk memblokir infiltrasi ion klorida. Bubuk semprot berbahan dasar baja karbon dilarang keras untuk kondisi kerja dengan korosi tinggi untuk menghindari korosi galvanik antara cacat lapisan dan substrat baja tahan karat.
Kedua, terapkan pretreatment permukaan bertingkat secara ketat untuk menjamin kinerja ikatan lapisan. Hilangkan lemak permukaan, kerak oksida pengelasan, lapisan karat, dan sisa polutan pasivasi melalui penghilangan lemak secara basa, pembersihan ultrasonik, dan pembilasan air murni bertekanan tinggi. Lakukan peledakan pasir dengan bahan abrasif korundum coklat bersudut untuk membentuk tekstur jangkar yang seragam pada permukaan tabung, mengontrol kekasaran permukaan dalam jarak 60–100 μm untuk memaksimalkan interlocking mekanis antara lapisan dan substrat. Selesaikan penyemprotan termal dalam waktu 4 jam setelah peledakan pasir untuk mencegah oksidasi sekunder dan kontaminasi permukaan; penggilingan halus lokal diperlukan untuk lapisan las, bagian transisi yang bengkok, dan posisi penjepitan untuk menghilangkan tepi tajam yang dengan mudah menyebabkan retak tegangan lapisan. Residu minyak, debu, atau lapisan oksidasi apa pun di permukaan akan menyebabkan lapisan lokal terkelupas dan cacat korosi tersembunyi.
Ketiga, mengoptimalkan parameter proses penyemprotan termal berkecepatan tinggi dan mengontrol kualitas struktur lapisan. Mengadopsi teknologi penyemprotan bahan bakar oksi-kecepatan tinggi untuk meminimalkan porositas lapisan, dengan jarak penyemprotan, tekanan bahan bakar, dan laju pengumpanan bubuk disesuaikan untuk memastikan deposisi partikel paduan yang seragam. Atur mode penyemprotan bolak-balik multi-pass untuk menghindari ketebalan lapisan tunggal-yang berlebihan yang menyebabkan retak akibat tekanan termal pada lapisan; mengontrol total ketebalan lapisan antara 200 μm dan 500 μm sesuai dengan tingkat korosi dan keausan. Setelah penyemprotan, lakukan perlakuan panas pelepas tegangan bersuhu rendah untuk menghilangkan sisa tegangan termal di dalam lapisan dan mencegah timbulnya retakan pada siklus suhu bergantian. Untuk paket tabung pemanas yang rumit, gunakan perlengkapan semprotan putar bersudut kecil untuk memastikan cakupan penyemprotan penuh tanpa sudut mati pada celah tabung dan posisi kontak tetap.
Keempat, lakukan perawatan penyegelan pasca{0}}penyemprotan dan buat mekanisme inspeksi dan pemeliharaan-siklus pelapisan penuh. Tutup pori-pori kecil yang melekat pada lapisan semprotan termal dengan-sealant anorganik tahan suhu tinggi untuk lebih meningkatkan kinerja penghalang terhadap penetrasi gas korosif dan kondensat. Melakukan inspeksi tampilan lapisan, deteksi ketebalan, uji porositas, dan uji pengambilan sampel kekuatan ikatan sebelum pengiriman ke pabrik; gunakan detektor lubang jarum untuk menyaring-cacat mikro, dan memperbaiki lubang kecil serta area tipis lokal dengan perawatan penyegelan tambahan. Selama-pengoperasian di lokasi, periksa secara berkala integritas lapisan pada area erosi yang mengarah ke arah angin dan posisi-titik rawan embun setiap enam bulan; melakukan peledakan pasir lokal dan perbaikan semprotan termal secara tepat waktu untuk pengelupasan sebagian, abrasi, dan kegagalan pelapisan. Gabungkan deteksi ketebalan dinding ultrasonik reguler untuk memantau korosi substrat di bawah lapisan; bila area kegagalan pelapisan melebihi 15%, atur renovasi pelapisan ulang secara keseluruhan untuk menghindari-area besar substrat-erosi suhu tinggi-kebocoran korosi.
Verifikasi industri lapangan menunjukkan bahwa tabung pemanas baja tahan karat 316 berlapis paduan semprotan termal dapat beroperasi terus menerus selama lebih dari 35 bulan di lingkungan gas buang dan erosi partikel bersuhu tinggi tanpa kegagalan penetrasi. Sebaliknya, tabung pemanas yang tidak dilapisi mengalami penipisan erosi suhu tinggi yang parah dan kebocoran korosi asam lokal dalam waktu 4–9 tahun. Kesimpulannya, pemilihan bubuk paduan adaptif kondisi kerja, perlakuan awal permukaan yang terstandarisasi, kontrol parameter penyemprotan termal yang tepat, dan pemeliharaan penyegelan pasca-pelapisan dapat membangun penghalang pelindung anti-aus dan anti-korosi berperforma tinggi. Teknologi pelapisan paduan semprotan termal secara efektif mengatasi keterbatasan substrat baja tahan karat dalam menahan kerusakan sambungan akibat korosi kimia bersuhu tinggi dan erosi mekanis partikel, memberikan solusi anti-korosi permukaan yang tahan lama dan dapat diandalkan untuk tabung pemanas baja tahan karat 316 yang digunakan dalam pembakaran limbah, gas buang boiler, dan sistem pertukaran panas industri garam cair.
