浅谈PCCP接口环磨料水射流除锈除锈技术研究与应用.docx

浅谈PCCP接口环磨料水射流除锈除锈技术研究与应用【摘要】磨料水射流除锈原理是从高压泵泵出的水介质经过水喷嘴而形成高速流束，由于水射流束对周围空气的卷吸作用，在混合腔内将形成一定的真空度，从而使磨料与混合腔之间的供料管内产生了一定的压力差，磨料在此压力差的作用下，被抽吸到混合腔内，并与水射流束发生强烈的紊动扩散和掺混，再通过磨料喷嘴喷出而形成磨料射流。【关键词】磨料射流、除锈、磨料设计背景预应力钢筒混凝土管(PrestressedConcreteCylinderPipe，简写PCCP)是指在带有钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层而制成的输水管。目前广东分公司的主要产品是PCCP及管配件，而PCCP的接口环在出厂前需要除锈和防腐。传统的方法有打磨除锈法、喷砂除锈法，但这两种方法均有明显的缺陷。打磨除锈法对磨光机的损耗很快、成本高、效率低，且容易产生粉尘；喷砂除锈法会扬起大量粉尘，危害人体健康，严重影响环境。而且随着国家环保政策的趋紧，国内部分地区已经禁止露天喷砂，由于PCCP体积和重量都很大，倒运困难，建设专用的喷砂房集中喷砂需要占用龙门吊，造成生产效率下降，而且浪费大量电能。在此情况下，急需研究一种无扬尘、工作灵活可靠的除锈方式，解决生产中的实际问题。二、国内外发展现状目前国内外PCCP接口环除锈普遍采用打磨除锈和喷砂除锈，其中打磨除锈效率很低，除锈质量不高，容易对接口环造成损伤。而喷砂除锈对环境污染严重。目前还没有一种环保且可靠的除锈技术应用在PCCP接口环除锈领域。在PCCP接口环除锈领域应用此方法的难点是插口环的除锈，原因在于水枪枪杆较长、且后推力较大，插口环插口槽立面很难喷到，且高压水枪的压力非常大，容易对临边的混凝土造成损伤。所以说，高压水除锈技术虽然比较成熟，但是在国内、外的PCCP行业尚未涉及，如果要应用到该领域，还需要一些深入的研究，做好相应的技术配套研发工作。三、创新内容基于纯水射流技术的基础提出的磨料水射流除锈技术，其实质就是在高压纯水射流中添加一定数量且具有一定质量和粒度的磨料离子而形成的液固两相射流。磨料常为石榴石、石英砂、铁渣以及河沙等。因为磨料硬度比较大，而且都是带有棱角的细小颗粒，因此与水混合后对锈层的冲击力和磨削力要比纯水射流大得多，从而大大提高了除锈效果和效率，并且相应的水压也要低得多。采用磨料水射流除锈方式进行PCCP接口环除锈，从而实现除锈过程的无尘化。磨料水射流除锈原理是从高压泵泵出的水介质经过水喷嘴而形成高速流束，由于水射流束对周围空气的卷吸作用，在混合腔内将形成一定的真空度，从而使磨料与混合腔之间的供料管内产生了一定的压力差，磨料在此压力差的作用下，被抽吸到混合腔内，并与水射流束发生强烈的紊动扩散和掺混，再通过磨料喷嘴喷出而形成磨料射流。由于水的湿润作用，磨料与钢板接触后，磨料粉碎而不产生扬尘。三、除锈原理磨料水射流除锈的机理是利用射流的打击力作用于锈层表面，同时高速切向流产生水楔作用，楔入微隙，扩展锈层裂纹。在水射流中均匀加入磨料后，使这种正向打击和切向楔击的作用得到明显加大，加之水射流的连续性和集束性，达到了传统方法难以实现的均匀粗糙度和光泽。四、结构和使用说明磨料水射流除锈系统结构相对简单，主要组成部分有高压泵、磨料斗、水喷嘴、混合腔以及磨料喷嘴。利用的原理是水射流束对周围空气的卷吸作用，因此本装置对高压泵的压力有一定的要求。除锈作业时，高压泵将水从水箱中抽出，水流经过高压胶管到达水喷嘴处，随后经过磨料喷嘴高速喷出。此时由于水流速度极快，导致混合腔内的压强减小。在外界大气压的作用下，磨料斗内的磨料通过供料管达到混合腔，在混合腔内与水射流束发生强烈的紊动扩散和掺混，随后被高速喷射的水流带出磨料喷嘴。磨料水射流除锈系统图1-压力泵2-水喷嘴3-砂水集束4-混合腔5-磨料喷嘴6-磨料7-磨料斗8-水箱四、应用及成效通过实验和对比，当选用适当的压力等级和喷嘴时，除锈过程不会对被清洗的部位造成损伤。并且冲刷所用的水可以用普通的自来水和地下水，所以它不污染环境，不腐蚀设备，不会造成任何机械损伤，还可除去用化学清洗难溶或不能溶的特殊垢，除锈完毕后无需清洁。设备除锈效率高，成本低，节约了能源，易于实现自动化。并且在除锈方面相对传统除锈方法也有明显优势，目前工业喷射或抛射除锈等级用Sa表示，可以分为四个等级：1、Sa1级轻度喷砂除锈：表面应该没有可见的污物、油脂和附着不牢的氧化皮、油漆涂层、铁锈、和杂质等。Sa2级彻底的喷砂除锈：表面应无可见的油脂、污物、氧化皮、铁锈、油漆涂层和杂质基本清除，残留物附着牢固。Sa2.5级非常彻底的喷砂除锈：表面没有可见的油脂、氧化皮、污物、油漆涂层和杂质，残留物痕迹仅显示条纹状或点状的轻微色斑。Sa3级喷砂除锈至钢材表面洁