小口徑鋼管內壁振動除鏽工藝

金（jīn）屬管材是應用極為廣泛的材料，由於其內部輸（shū）送的介質多種多（duō）樣，極易受到腐蝕，中國工程院組織專家對能源、交通、建築、機械、化工、基礎設施、水利、軍事設施與裝備等（děng）重點工業（yè）部門進行腐蝕情況調查後得出的數據表明（míng），我國每年因腐蝕造成的損失，包括直接損失（shī）和間接損失為5—6千億元，並且隨（suí）著國民經濟的高速發（fā）展，鋼鐵（tiě）的消耗量（liàng）逐年遞增，腐蝕造（zào）成的損失也越發嚴重。為減少因鋼管內壁腐蝕造（zào）成的損（sǔn）失，工業上運用表麵工程技術對材料表麵進（jìn）行防（fáng）腐處理，在基材與介質之（zhī）間形成一（yī）個（gè）保護層（céng），隔絕基材與（yǔ）介質的接觸（chù），提（tí）高耐腐（fǔ）蝕性能。采用表（biǎo）麵（miàn）工程技術防（fáng）腐之前，要對管材（cái）表麵進行預處（chù）理，將表麵的鏽斑（bān）、氧化皮等清（qīng）除幹淨，以便複（fù）合層與金屬表麵較好地粘合在一起，從而杜絕腐（fǔ）蝕性物質對金（jīn）屬材料的腐蝕，延長材料的使用壽（shòu）命心。目前主要的除（chú）鏽方法（fǎ）有酸洗法、噴砂法、機械法等。酸洗法對環境汙染嚴重，而且（qiě）質量不穩定；噴砂法除鏽效（xiào）果較好，適用於工件外表（biǎo）麵和大口徑管道內表麵；機械法受工件尺寸的限製，隻適用於大口徑管道的內壁。由於上述（shù）的常用方法都（dōu）不適用於小口徑（jìng）管道內壁，為此（cǐ）研究一種除鏽方法，主要適用（yòng）於小口徑（jìng）管道內壁的除鏽是非常必要的（de）。

一、小口徑鋼（gāng）管內（nèi）壁（bì）振動除鏽可行性分析

1.技術原理

新型（xíng）管道內壁振動（dòng）除鏽機械的技術原理是：根據牛頓第三定律，加速度作用在物質上（shàng）時，物（wù）質將產生慣性力，具有一定的衝擊能量，當衝擊能量超過其它物體表麵的（de）衝擊強度時，具有對其表麵產生破壞的能力，振動除（chú）鏽機械通過機械振動產生按一定規律變化的加速度（dù），由於裝填在管道內的高硬度砂礫相（xiàng）對管道可以產生相對運（yùn）動，因（yīn）此產生慣性振動能量衝擊管（guǎn）道內表麵，達到清除鏽斑的（de）目的。

2.技（jì）術（shù）方案分析

處理的小口徑管道內裝填高硬度砂礫，利用專用（yòng）夾具管件在機械的橫向振動工作（zuò）台上安裝定位，橫向振動氣缸工作時，帶動橫向振動工作台產（chǎn）生橫向振動，產生橫向振動加速（sù）度，管道內的砂（shā）粒（lì）產生橫向衝擊動能；縱向振動電機轉動，通過（guò）偏心輪帶動偏心質（zhì）量（liàng）塊（kuài）產生縱向（xiàng）振動，帶動振動機（jī）械縱向工作台產生縱向振動加速度，管道內的砂粒也隨工作台（tái）產生縱向振動，通過綜合振動產生的動能（néng）衝擊管道內（nèi）表（biǎo）麵的氧化層及鐵鏽，達到管道內表（biǎo）麵防腐（fǔ）預處理的工（gōng）藝要（yào）求，為保證振動處理效果，振動處理的管件在隨同（tóng）工（gōng）作台振動的同時，通過輔助（zhù）電機及齒輪傳動驅動，自（zì）身在專用夾具內作旋（xuán）轉運動。

二、振動除鏽工藝試驗

1.試驗目的：檢驗振動（dòng）除鏽工藝技術原理正確（què）性；分析不同工藝參數對除鏽效果的影響。

2.振動除（chú）鏽工藝試驗條件

振（zhèn）動試驗機：偏心-彈簧式機械振動台，振幅：0-5mm，頻率：20-80Hz，加速度：0-15g， 試件：長度L=100mm，內徑d=18mm 外徑=19mm，試驗粒子材料：石英、鐵（tiě）砂，直徑尺寸 d<0.9mm， d<1.1mm， d<1.5mm，工裝改造：自製（zhì）的（de）工裝，可以滿足試驗要求。

3.試驗（yàn）內（nèi）容

選取不同硬度、直徑的粒子，通過調節工藝參數進行試驗，記錄試驗數據。將試驗（yàn）處理後的鋼管（guǎn）做成切片，在顯微鏡下觀察，定（dìng）性比較鋼（gāng）管內表麵除鏽處理的效果，分析各種參（cān）數（shù）對工藝效果的影響規律。我們分別進（jìn）行垂直振動、水平振（zhèn）動、綜合振動除鏽試驗。

三、振動除鏽效果試驗分析

建立振動除鏽工藝參（cān）數試驗數據，對影響振動除鏽效果（guǒ）工藝（yì）參數進行不同振動方（fāng）向的振動除鏽效果試驗，並進（jìn）行除鏽效果（guǒ）的宏觀及金相對比檢查.通（tōng）過分析試驗效果初（chū）步得（dé）到（dào）不同工藝參數對除鏽效果的影響規律。

1.磨粒硬度

鐵鏽組織比較鬆散，但金屬表麵的氧化（huà）層與基（jī）材結合強度高，粒子硬度越高，清除鐵鏽及氧化層的效果越好。

2.粒子材料

不同材料的粒子，在相同尺寸下，質量大，對管道內壁產生的（de）衝（chōng）擊力大，除鏽效果好。

3.磨粒尺（chǐ）寸

相同材質的粒子，尺（chǐ）寸大，粒子與鏽斑的（de）接觸麵積增大，影響衝擊壓（yā）強，針對（duì）試驗中鋼管的尺寸而（ér）言，粒子直徑d>1.1一1.5 mm，基本無除鏽效果；d>0.9—1.1 mm，除鏽較明顯，d<0.9 mm，粒子質量很小，動能小，除鏽效（xiào）果差。

4.振幅與頻率

加速度、振幅、頻率之間有如下關係，振幅越（yuè）大，加速度越大，粒子動能大，除（chú）鏽效果越好；頻率

增加，加（jiā）速度（dù）變大，但振幅減小（xiǎo），除鏽效果下降，頻率（lǜ）太低，加工效率低。

5.時間

一般來說，加工時間越長，除鏽效（xiào）果越明顯。

6.振（zhèn）動方向

垂（chuí）直振（zhèn）動，利用磨粒對表（biǎo）麵的撞擊（jī）能量清（qīng）除鏽斑及氧化皮，表麵產生殘餘壓應力，細化表層晶粒，可（kě）以（yǐ）提高（gāo）耐腐蝕能力；水平振動利用摩擦力清除鏽斑及氧化皮，表麵產生殘餘拉應力，效果不如垂直振動；成振動可以提高除鏽及氧化皮的效果，並且在表層產生殘餘壓應力，

結束語：

工業上對管道內表麵防（fáng）腐前（qián）期處理工藝主（zhǔ）要有：酸洗處理、機械清洗、噴砂處理等方法（fǎ），為了克（kè）服管道內壁防腐前處理工藝（yì）酸洗（xǐ）處理工序過程中產生的廢（fèi）液、浪費（fèi）水資源、機（jī）械、噴砂處理對細長管道效果不理想等技術難題，研究（jiū）一種利用機械振（zhèn）動加工原理實現對小（xiǎo）口徑管道（dào）內表麵的氧化層和鐵鏽進行清除處理的振動除鏽（xiù）機械（xiè），工藝性能達到對管道內表麵進行防腐處理時的技術要求。利用偏（piān）心彈簧式機械振動台及自（zì）製（zhì）的試（shì）驗工裝，分別對內（nèi）徑18 mm的鋼管內表麵（miàn）進行垂直、水平（píng）、綜合方向振動除鏽工藝試驗，並分（fèn）析了主要工藝參數（振幅、振動頻率、加工時間、粒子尺寸、裝填量等）對除鏽效果的影（yǐng）響，試（shì）驗證明試驗設備及（jí）工裝滿足工藝參（cān）數的調解要求，機械振動除鏽工藝可以實（shí）現小口徑鋼管（guǎn）內壁除鏽（xiù）及氧（yǎng）化（huà）層的要（yào）求。由於設備能力的局限性，振動（dòng）除鏽工藝試驗有待於進一步研究完善。完成的振動除鏽數學模型及試驗分析為今後進（jìn）一步開展深入的工藝研究提（tí）供了技術支持。