王銳/中國第一重型機(jī)械股份公司核電石化事業(yè)部

高壓水射流技術(shù)在容器產(chǎn)品中的應(yīng)用分析

王銳/中國第一重型機(jī)械股份公司核電石化事業(yè)部

作為近年來在國際上興起的一門高科技清洗技術(shù)，高壓水射流以其清洗成本低、速度快、清凈率高、不破壞清洗物、不污染環(huán)境的特點(diǎn)，在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。本文簡要介紹了高壓水射流的基本原理、應(yīng)用特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)、除銹機(jī)理與效果分析以及在容器產(chǎn)品中的應(yīng)用前景分析。

高壓水射流；除銹；容器產(chǎn)品；效果分析

一、前言

高壓水射流爬壁除銹成套設(shè)備是以環(huán)保無污染的自來水為除銹介質(zhì)，通過超高壓大功率泵機(jī)組獲得除銹能量。超高壓水射流除銹是利用高壓水射流的沖擊作用和水撬作用，破壞銹蝕和涂層對(duì)鋼板的附著力，具有高質(zhì)、高效、清潔等適合鋼板維修除銹的技術(shù)特性。

國際上已經(jīng)出現(xiàn)了超高壓純水自動(dòng)爬壁除銹設(shè)備已成功進(jìn)入船舶及大型罐槽作業(yè)的商業(yè)化應(yīng)用，以真空吸去銹渣和水分，即除即干，除銹速度快且質(zhì)量好。

長期以來，我廠壓力容器原材料鋼板表面預(yù)處理一直采用傳統(tǒng)的打磨除銹，導(dǎo)致面臨的勞動(dòng)強(qiáng)度大以及環(huán)境污染嚴(yán)重等兩大問題。近年來，隨著高壓水射流技術(shù)的發(fā)展，有望給除銹工藝帶來一次技術(shù)革命。

二、高壓水射流技術(shù)的簡介

1.高壓水射流原理。高壓水射流以水為介質(zhì)，通過超高壓發(fā)生器，將其加壓至特定值，再通過小口徑射出，將壓力能變成速度能，形成凝聚的具有相當(dāng)打擊力的流束，在被打擊的材料上做功，將高壓水射流的功能變成去除材料的機(jī)械能。

2.高壓水射流技術(shù)分類。

主要分為兩大類：

（1）高壓水切割。（2）高壓水清洗。

三、高壓水射流技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

1.高壓水切割的主要特點(diǎn)及應(yīng)用場合分析。

高壓水切割的主要特點(diǎn)及應(yīng)用場合有：

（1）冷態(tài)切割，被切割工件的升溫很小，切口中（包括切割面）的溫度低于60℃，不產(chǎn)生熱變形和熱影響區(qū)，不會(huì)改變切割材料的材質(zhì)和性能；（2）切口質(zhì)量高，沒有毛刺、掛渣、光潔度好。且無撕裂或應(yīng)變硬化現(xiàn)象，薄金屬板的切割邊不發(fā)生卷口現(xiàn)象；（3）切口寬度較小，切縫寬度約為0.5－1mm；（4）不產(chǎn)生有害人體健康的有毒氣體和粉塵。

2.高壓水清洗的主要特點(diǎn)及應(yīng)用場合分析。

高壓水清洗的主要特點(diǎn)及應(yīng)用場合有：

（1）表面處理，除銹、油漆、氧化皮；（2）去除用化學(xué)清洗難溶或不能溶的特殊污垢；（3）清洗形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，可在空間狹窄、環(huán)境復(fù)雜的場合作業(yè)；（4）用于清楚水垢、鐵垢、油類等烴類殘?jiān)Y(jié)焦。

總體來說，高壓水射流的應(yīng)用總結(jié)如下圖所示。

水射流應(yīng)用參數(shù)框圖

四、高壓水射流清洗（除銹）在容器產(chǎn)品的應(yīng)用分析

1.廠內(nèi)除銹現(xiàn)狀分析。我廠目前采用的除銹方法多為傳統(tǒng)的手工打磨和噴砂工藝，兩者有一個(gè)共同的致命弱點(diǎn)，那就是嚴(yán)重污染周邊環(huán)境，無論怎樣密封，產(chǎn)生的粉塵也將飛濺出來，甚至達(dá)到很遠(yuǎn)的地方，產(chǎn)生二次污染，長期累積就成為一種嚴(yán)重的公害，不僅對(duì)廠房的環(huán)境、機(jī)床的精度產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，而且會(huì)導(dǎo)致操作者在長期作業(yè)中得一種難以治愈的職業(yè)?。┕璺尾?。除此之外，噪音影響也是不可忽略之一。

2.高壓水射流技術(shù)除銹。一束從小口徑射出的液體，將壓力能變成了速度能，形成了凝聚的具有相當(dāng)打擊力的流束，在被打擊材料上做功，這就是水射流，所謂“用水作業(yè)”就是將水射流的功能變成去除材料的機(jī)械能。當(dāng)人們充分認(rèn)識(shí)到一束凝聚水的打擊力功能的時(shí)候，不再懷疑水也能夠除銹。

五、傳統(tǒng)除銹與高壓水射流除銹特點(diǎn)對(duì)比

1.傳統(tǒng)工藝特點(diǎn)。

（1）噴砂除銹是指利用設(shè)備將磨料（金屬磨料和非金屬磨料）借助壓縮空氣動(dòng)力，噴射到工件表面，將磨料的沖擊力和摩擦力把表面的雜質(zhì)、雜色及氧化層清除掉，同時(shí)使介質(zhì)表面粗化，提高基材表面硬度。

噴砂除銹成本較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)操作者危害大，需要專業(yè)的勞動(dòng)保護(hù)。

（2）打磨除銹是指采用砂輪機(jī)配專用砂輪片，用摩擦去除方法對(duì)銹蝕表面進(jìn)行處理，達(dá)到清除雜質(zhì)、氧化層的效果。

勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，容易出現(xiàn)清除不完全、遺漏的情況。

2.高壓水射流除銹特點(diǎn)

（1）選擇適當(dāng)?shù)膲毫Φ燃?jí)，高壓水射流清洗不會(huì)損傷被清洗設(shè)備的基體（2）用普通自來水于高速下沖刷清洗，成本低，節(jié)省能源；（3）清洗后的設(shè)備和零件不用再進(jìn)行潔凈處理；（4）易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，便于數(shù)字控制。

六、傳統(tǒng)除銹與高壓水射流除銹質(zhì)量對(duì)比

1.傳統(tǒng)工藝除銹質(zhì)量。噴砂除銹后表面附著灰塵和沙礫，需人工二次清理表面，會(huì)產(chǎn)生二次污染，易發(fā)生返銹。

噴砂同時(shí)會(huì)導(dǎo)致工件表面粗糙度發(fā)生變化。

打磨除銹同樣會(huì)產(chǎn)生粉塵，造成二次污染，導(dǎo)致返銹情況發(fā)生；精度難以控制，表面平整度不高，易出現(xiàn)凹坑，嚴(yán)重可導(dǎo)致堆焊層厚度不均或傷及母材的情況發(fā)生；外觀質(zhì)量不好，打磨產(chǎn)生的痕跡清晰可見；對(duì)于除銹部位形狀相對(duì)復(fù)雜的情況，將會(huì)出現(xiàn)干涉，導(dǎo)致打磨方法無法觸及的情況出現(xiàn)。

2.高壓水射流除銹質(zhì)量。除銹等級(jí)可達(dá)Sa2.5級(jí)，且不改變基體本身的粗糙度，同時(shí)通過對(duì)壓力、噴頭轉(zhuǎn)速、除銹速度等參數(shù)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同部位形狀表面質(zhì)量的可控性，進(jìn)而保證除銹效果。

配合真空抽吸裝置一同使用，可有效避免水霧的產(chǎn)生，達(dá)到即除即干的效果，實(shí)現(xiàn)用水除銹不返銹的目標(biāo)。再輔助防銹液，可保持三日以上鋼材表面不返銹。

七、傳統(tǒng)除銹與高壓水射流除銹成本對(duì)比

高壓水射流設(shè)備相比打磨、噴砂設(shè)備要昂貴許多，但綜合考慮長期使用及除銹效率的情況，以水為介質(zhì)的高壓水射流不會(huì)產(chǎn)生如下成本：

（1）除銹區(qū)域供砂和除砂的成本；（2）噴砂除銹后除去灰塵和沙礫的成本；（3）設(shè)立噴砂除銹區(qū)域的人力時(shí)間成本和購買隔離設(shè)備的成本。

八、傳統(tǒng)除銹與高壓水射流除銹效率對(duì)比

打磨除銹：約1－2m2／h；

噴砂除銹：約4－5m2／h；

高壓水射流除銹：約15m2／h以上。

九、結(jié)論

綜上所述，高壓水射流工藝在質(zhì)量、成本、效率等諸多方面有著其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)其特點(diǎn)的分析，結(jié)合理論機(jī)理的支持，可以滿足容器產(chǎn)品除銹的相關(guān)要求。再通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)，確定合適的除銹參數(shù)配置，定可以大大增加產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率高壓水射流工藝相比傳統(tǒng)除銹工藝，有著更廣闊的前景和經(jīng)濟(jì)效益，不僅利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)對(duì)操作人員危害大大降低。隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增加，隨著人民對(duì)高壓水射流技術(shù)認(rèn)識(shí)的不斷深入，相信，高壓水射流技術(shù)一定會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。