Công nghệ phun phủ hồ quang điện: Tấm áo bảo vệ cho máy công nghiệp

Với việc nâng cao tuổi thọ các chi tiết máy công nghiệp, công nghệ phun phủ hồ quang điện do các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật nhiệt đới – Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam – làm chủ và chế tạo hiện đang được áp dụng rộng rãi tại nhiều nhà máy, xí nghiệp trong cả nước.

Công nghệ này giúp tiết kiệm hàng tỷ đồng mỗi năm để mua thiết bị mới.

Hiện nay tại Việt Nam, các công ty khai thác khoáng sản, nhiệt điện, xi măng, sản xuất hóa chất… phải sử dụng một lượng lớn các loại máy công nghiệp như: máy bơm, quạt hút, động cơ, một số loại máy đặc chủng, máy cỡ lớn phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao. Sau một thời gian hoạt động, các chi tiết máy thường bị mòn và hỏng (trục roto, trục bơm, cánh bơm, cánh tuabin, buồng bơm…).

Việc sửa chữa, thay thế khiến cho dây chuyền sản xuất đang vận hành phải đình trệ. Mặt khác, một số thiết bị đặc dụng phải nhập khẩu từ nước ngoài, giá thành cao, lại phải mất nhiều thời gian chờ đợi. Ngay cả khi chấp nhận bỏ tiền và thời gian để nhập khẩu thiết bị, nhưng nhiều chi tiết đặc dụng đã quá cũ, không còn được sản xuất, lưu hành trên thị trường.

Vì vậy, việc thay thế những chi tiết này gặp phải nhiều khó khăn, trong khi cả một dây chuyền buộc phải tạm dừng hoạt động vì sự cố của một chi tiết nhỏ, có thể gây thất thu nhiều tỉ đồng, thậm chí, trong những trường hợp vận hành liên quan đến an ninh lưới điện, thủy điện, còn phải tính đến đảm bảo an toàn an ninh về mặt con người.

Đứng trước những vấn đề đó, các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật Nhiệt đới – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu sử dụng công nghệ chế tạo lớp phủ hợp kim niken crôm bằng công nghệ phun phủ hồ quang điện để nâng cao độ bền mài mòn ăn mòn cho các chi tiết máy công nghiệp làm việc trong môi trường khắc nghiệt.

TS Lý Quốc Cường, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, tác giả của công nghệ phun phủ hồ quang, phân tích: “Trước đây, để phục hồi các chi tiết bị hao mòn trong quá trình vận hành, người ta thường dùng phương pháp hàn đắp, nhưng phương pháp này tồn tại những hạn chế nhất định như dễ gây biến dạng (do hàn ở nhiệt độ cao), nứt (thô đại và tế vi), và một số khuyết tật khác…

Còn phương pháp phun phủ hồ quang điện có thể khống chế nhiệt độ dưới 100 độ C, vì vậy, không làm cong vênh, biến dạng trục. Chi tiết sau phun phủ có chất lượng tương đương, thậm chí trong nhiều trường hợp còn có chất lượng tốt hơn sản phẩm mới, vì hợp kim phun phủ có độ bền và độ cứng cao hơn bề mặt nền của chi tiết được phun phủ ban đầu”.

Công nghệ sau khi được hoàn thiện đã góp phần nâng cao tuổi thọ các chi tiết máy công nghiệp. Tại Công ty CP than Hà Lầm, Công ty TNHH MTV than Quang Hanh (Quảng Ninh), nhóm nghiên cứu đã tiến hành chế tạo thử lớp phủ hợp kim NiCr lên 6 cụm chi tiết máy bơm vận hành trong môi trường axit tại 3 cơ sở sản xuất của ngành than.

Tính đến nay, sau hơn 9 tháng lắp đặt và sử dụng, bề mặt các phần làm việc có lớp phủ hợp kim vẫn còn nguyên vẹn, các máy bơm đều đang ở tình trạng hoạt động tốt. Còn tại phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu nâng cao khả năng bảo vệ chống ăn mòn trong môi trường axit của lớp phủ hợp kim niken-crôm (NiCr) bằng cách sử dụng chất bịt phốt phát nhôm, kết quả là đã lựa chọn được 1 thành phần chất bịt phốt phát nhôm có khả năng bảo vệ nền gang sau 336 giờ ngâm mẫu trong môi trường axit có độ pH = 2.

Ông Nguyễn Bao Sõi, Phó Giám đốc Công ty TNHH Cơ điện Đại Dương, Thanh Oai, Hà Nội, đánh giá: “Đây là công nghệ rất hữu ích với các nhà máy, xí nghiệp. Thứ nhất, công nghệ phục hồi nhanh, đáp ứng được yêu cầu về mặt thời gian của các phân xưởng cần sản xuất liên tục. Thứ hai, lớp phun phủ không làm biến dạng kết cấu của kim loại, loại bỏ được nguy cơ gãy trục thiết bị, vì vậy, có thể ứng dụng rất tốt trong công nghệ sửa chữa, phục hồi thiết bị”.

Để làm rõ hơn nhận định của ông Nguyễn Bao Sõi, Phó Giám đốc Công ty Nhiệt điện Uông bí (Quảng Ninh) Nguyễn Việt Dũng chia sẻ câu chuyện thực tế tại công ty: “Chi tiết quạt Root được sử dụng trong hệ thống thu hồi tro bay của nhà máy sử dụng trong thời gian khoảng 1 năm đã bị hỏng. Nếu không có phương án phục hồi lại thì chúng tôi phải đầu tư mua chi tiết mới thay thế với giá thành khoảng 2 tỷ đồng; trong khi đó việc sử dụng phương pháp chế tạo lớp phủ phục hồi trên bề mặt cánh quạt có diện tích 4m2, ngoài việc tiết kiệm được chi phí – hơn 200 triệu đồng (chỉ bằng 1/10 so với mua mới) thì chi tiết lại có thể sử dụng được như mới, trong một số trường hợp tuổi thọ của chi tiết sau phục hồi còn cao hơn chi tiết mới”.

Đến nay, sau hơn 10 năm nghiên cứu, phát triển, hoàn thiện, công nghệ đã được ứng dụng tại nhiều nhà máy, xí nghiệp trên cả nước như: Phục hồi tuabin tại Thủy điện Nà Lời Điện Biên, phục hồi trục quạt tại Nhà máy Xi măng Hải Phòng, Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn (Thái Nguyên), Nhà máy Nhiệt điện Uông Bí; phục hồi trục động cơ 1650KW-1000 v/p tại Nhà máy Thép Phú Mỹ, Xi măng Tuyên Quang; phục hồi động cơ 650KW tại Công ty CP Caosu Sao Vàng; phục hồi cụm piston-xylanh thủy lực tại Công ty Thủy điện Buôn Kuốp; phun phủ kẽm (Zn) bảo về chống ăn mòn cho vỏ biến thế tại Công ty ABB Việt Nam (Hà Nội)… góp phần giải quyết bài toán về hao mòn vận hành của các chi tiết lớn, đặc thù, phải vận hành liên tục trong môi trường làm việc khắc nghiệt.

Công nghệ phun phủ hồ quang điện được hoàn thiện đã mở ra triển vọng cho thấy khả năng tự chủ sản xuất trong nước, giảm tỷ lệ nhập khẩu, thúc đẩy sản xuất nội địa đáp ứng được tốt các chỉ số kinh tế kỹ thuật. Việc triển khai và nhân rộng địa chỉ ứng dụng công nghệ phun phủ hồ quang điện không chỉ góp phần giải quyết nhu cầu việc làm cho một số lao động, giảm tỷ lệ thất nghiệp xã hội, mà còn tiết kiệm được thời gian, tiền bạc trong quá trình bảo dưỡng, phục hồi, thay thế các chi tiết linh kiện phải vận hành trong môi trường khắc nghiệt.