环保型管道自动喷砂除锈装置的研制.doc

环保型管道自动喷砂除锈装置的研制 602011年第5期 TIANJINSCIENCEamp;TECHNOL0GY环保前线 刘明珠(中国石油集团工程技术研究院天津300451) 环保型管道自动喷砂除锈装置的研制 【摘要】针对当前管道铺设现场除锈存在的除锈效率低,原料消耗量大,环境污染严重等问题,开展了 环保型管道自动喷砂除锈装置的研制.介绍了喷砂除锈的工作原理以及常规喷砂除锈作业中存在的 问题;叙述了喷砂除锈装置的主要组成结构. 【关冀词】管道喷砂除锈环保 0引言 随着我闰管道建设的迅速发展,管道施工技术取得了日新 月异的进步,除锈方式逐渐由传统的钢丝刷除锈,电动钢丝刷 除锈转变为喷砂除锈.多年来,管道铺设过程中外壁防腐作业 前的表面除锈清理一直采用人_r开放式的喷砂除锈作业.这 种方法虽然能够满足管道表面清理质量的要求,但是施工效率 极低,且由于砂料喷向管道表面后不回收,现场砂料消耗量很 大,造成原料的较大浪费.更为严重的是,在喷砂过程中现场 粉尘弥漫,环境污染非常严重,对操作]一人的生命安全和身体 健康都造成极大威胁,同时会对周同其他作业T种的正常施工 带来不利影响. 随着我国管道建设步伐的加快,越来越多的管道需要进行 现场除锈清理]二作.而多年来,管道自动喷砂除锈技术和产品 一 直被国外专业公司垄断,国内在这方面起步较晚,基本处于 空白状态.针对管道除锈清理作业的特殊环境要求,研制了既 可改善喷砂作业环境,减轻劳动强度,提高喷砂除锈作业效率, 又能降低原材料成本的环保型管道自动喷砂除锈装置. 1喷砂除锈的工作原理及存在问题 1.1喷砂除锈工作原理 管道喷砂除锈是以压缩空气为动力,将磨料(喷丸玻璃珠, 钢丸,钢砂,石英砂,金刚砂,铁砂,海ek-)高速喷射到需要处理 的管道表面.由于磨料的冲击和切削作用,管道表面的机械性 能得到了改善,管道的抗疲劳性提高,增加了管道表面和涂层 之间的附着力,延长了涂膜的耐久性,也有利于涂料的平和装 饰.在清除掉表面的杂质,杂色及氧化层的同时,使介质表面 粗化,减少基材表面的残余应力,提高基材表面硬度.图1给 出了常规喷砂除锈设备各部分的组成,在喷砂除锈过程中,空 气通过车载式压缩机加至0.4～0.6MPa后储存于储气罐中, 开启阀门,储气罐中排的高压气体吹动车载式砂罐,从车载 式砂罐中流出的石英砂形成高压粒子流,经高压软管和喷枪不 断地喷射,依靠石英砂的冲击和摩擦作用除去钢管表面的污 垢,氧化皮,铁锈,油漆涂层和泥土等附着物,使金属表面重现 收稿日期:20l1—09—06 光泽,并具有一定的粗糙度. 管道 图1管道野外喷砂除锈示意图 1.2喷砂除锈作业中存在的问题 喷砂除锈作业处5～10m的范同内布满了石英砂粉尘,影 响了庄稼的生长,造成农作物的减产.噪音约有100dB,造成 作业人员的听力受到损害.作业人员在施工时完全被粉尘包 裹,尤其是在夏季施工,厚重的防护服会使作业人员严重失水, 而发生中暑.常规喷砂除锈是开放式施工作业,石英砂一般不 回收.以一条直径为813mm,长为360km的管道为例,全线焊 口数约为30000个,每个焊口消耗石英砂120kg,全线共需石 英砂3600t,以500元/t计算,仅购买石英砂材料就需要花费 180万元. 2环保型管道自动喷砂除锈装置的结构原理 针对常规喷砂除锈中存在的问题,设计了环保型管道自动 喷砂除锈装置.该装置采用了直插式快速装卡机构和数字驱动 控制技术,以及双喷头采用涡流负压回收技术同时作业,实现 了高效环保的喷砂除锈,铁砂与粉尘等清理物的自动回收分选 分离,铁砂的循环使用,锈污,毒害油漆的彻底清理等功能. 如图2所示,环保型管道自动喷砂除锈装置由外框机构, 旋转机构和摆动机构组成.其中,外框机构起到整体的定位和 支撑作用,两个外框机构之间通过旋转机构相连接.旋转机构 安装在外框机构的导向轮槽中,通过其上的驱动电机作用可使 旋转机构绕管道中心轴线进行240.旋转,以此来实现装置对 管道周围的喷砂除锈功能.摆动机构固定在旋转机构的导轨 上,其上安装有喷砂枪.在摆动电机的驱动下,可沿导轨轴向运 动,实现装置对管道轴向的喷砂除锈功能. 123 1.夕框板2.齿圈3.导向轮4.定位支撑 图2环保型管道自动喷砂除锈装置结构图 2.1外框机构 外框机构如图3所示,它是由外框板,齿圈,导向轮和定位 支撑组成的.外框机构是整个装置的支撑体,其主要功能是支 撑和联接各个部件,确保各部件间及各部件与管道的相对位置 精度.其中,齿圈通过螺栓连接固定在外框板上.每个外框板上 均布了14个导向轮,内圈均布5个导向轮,外圈均布9个导向 轮.其通过轴套安装在外框板上的安装孔内,轴套通过螺栓与 外框板连接.同时,导向轮内部采用了偏心轴的结构设计,通过 调整偏心可以调节导向轮与旋转