一種用于清理金屬彎曲管路內(nèi)壁的裝置及清理方法

王志良 馬銘陽 李濱

摘 要：隨著社會的飛速發(fā)展，對于產(chǎn)品清潔度要求越來越高，低碳鋼金屬彎管內(nèi)壁清潔度越來越重要，如果金屬彎管內(nèi)部不完全清理干凈，隨著時間的推移，將一步步腐蝕氧化，目前，在我廠生產(chǎn)汽輪機(jī)機(jī)組過程中，經(jīng)常因管路清理不凈內(nèi)壁氧化物掉落，而造成機(jī)組葉片劃傷，機(jī)組內(nèi)部進(jìn)入雜質(zhì)等事故，輕則要將機(jī)組拆解檢查更換零件，重則將關(guān)鍵零件徹底報廢。為了避免此類的事故發(fā)生，現(xiàn)對機(jī)組低碳鋼金屬管路采用手工清理方案處理，從而大大提高了管道的清潔度，機(jī)組零部件的研傷現(xiàn)象基本上消除。

關(guān)鍵詞：金屬管道；彎曲；內(nèi)壁清理；除銹；氧化皮

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.015

1 研究意義

鋼管的內(nèi)壁清潔度對于汽輪機(jī)機(jī)組壽命及工作效率意義重大，汽輪機(jī)機(jī)組工作狀態(tài)一般均為高壓至超高壓狀態(tài)，機(jī)組的使用壽命很大程度上取決于內(nèi)外連接管路的表面質(zhì)量，一般認(rèn)為在影響鋼管防腐能力的各種因素中，表面處理質(zhì)量占比達(dá)到50%，甚至也有學(xué)者認(rèn)為鋼管表面質(zhì)量不好是導(dǎo)致機(jī)組壽命及工作效率降低的主要原因，所以提高連接管路內(nèi)外表面質(zhì)量，是當(dāng)前的一項重要任務(wù)。

2 裝置結(jié)構(gòu)及原理

2.1 難點(diǎn)分析

管路冷彎雖然不會破壞原來性質(zhì)，不會產(chǎn)生氧化皮等雜質(zhì)，但是需要消耗更多的彎管功率且回彈和殘余應(yīng)力都有較大明顯增加，而且冷彎不能彎制曲率半徑很小的急轉(zhuǎn)彎管，有些管路不得不采用熱彎的方法實現(xiàn)，這樣管路里會產(chǎn)生金屬氧化皮等雜質(zhì)，表面光潔度較差，而且熱彎時管路填沙容易粘連在管路內(nèi)部，不易清理，普通的噴丸、拋丸設(shè)備根本無法到達(dá)清理位置，不具備清理彎管能力。管子在彎曲后內(nèi)部的銹蝕和砂礫比較牢固，不易清理，必須選用要長度夠又要力度夠的工具，才能清理徹底。發(fā)電機(jī)組對于管路內(nèi)壁清潔度要求高，清理后需要使用內(nèi)窺鏡檢查清理效果。

2.2 解決措施及原理

管道物理清理技術(shù)，借助物理力作用于管道內(nèi)壁上，使污垢氧化皮脫離管壁，達(dá)到清洗目的。利用拋光輪砂輪機(jī)等設(shè)備在鋼管內(nèi)表面高速摩擦，產(chǎn)生沖擊能量，并以某種角度連續(xù)沖擊鋼管內(nèi)壁，對管道內(nèi)壁上銹蝕及氧化皮進(jìn)行高強(qiáng)度打擊摩擦，通過調(diào)節(jié)電動機(jī)頻率可以改變拋光片對管壁的撞擊程度，達(dá)到清除銹蝕及氧化皮的效果。為了解決這一難題，我們制作了一個專用工具（圖1）。

2.3 實驗

根據(jù)彎曲鋼管的直徑大小，選取合適的砂輪片，將選好的拋光輪安裝在直向砂輪機(jī)上，并用軟管與插入式混凝土振動器連接牢固，即完成自制清理工具。

（1）根據(jù)清理彎管的直徑大小，選取合適的砂輪片，目前我們選用150砂布拋光輪為例進(jìn)行實驗（圖2、圖3）。

（2）將需要清理管路水平擺放好，使用自制清理工具對管道內(nèi)壁進(jìn)行清理，手動緩慢的將砂布拋光輪漸進(jìn)式推進(jìn)至管內(nèi)，也可小范圍來回拖動，必要時可在清理半程后從管口另一側(cè)向內(nèi)推進(jìn)進(jìn)行清理，確保全程清理到位，不留死角。

（3）將管子分別翻轉(zhuǎn)45°、90°、180°、270°擺放好，按以上方式繼續(xù)清理，達(dá)到完全清理，不留死角的目的（圖4-圖7）。

（4）使用內(nèi)窺鏡檢查實際清理效果，查找并確認(rèn)未清理合格位置所處角度，翻轉(zhuǎn)相應(yīng)角度后按上序方式繼續(xù)清理，直到完全清理干凈。

（5）對于清理干凈的彎管，用壓縮空氣將管道內(nèi)清理下來的雜質(zhì)吹出，并及時進(jìn)行表面磷化處理。

管子處于傾斜角度的過程中必須注意安全，將管子固定好，放置管子滑動或傾倒。清理過程中注意觀察管子固定的是否牢固，如發(fā)現(xiàn)有松動則需要及時停止清理，重新固定牢靠后在進(jìn)行清理工作。

2.4 實驗結(jié)果

通過自制清理裝置對彎管進(jìn)行內(nèi)壁清理，可以使鋼管內(nèi)表面露出金屬光澤，不但徹底清理掉銹蝕、氧化皮和其他雜質(zhì)，而且鋼管在砂輪片的猛烈撞擊和摩擦力作用下，還能達(dá)到涂料涂覆所需要的粗糙度，鋼管表面的物理吸附效果也有很大程度的提高。

清理前：

清理后：

3 結(jié)論

管道清理裝置有效解決了金屬管路內(nèi)壁清理問題。為金屬彎曲管道內(nèi)壁清理提供了一種新的思路和方法。該裝置具有能耗小，結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)成本較低、使用范圍廣泛等特點(diǎn)，且不會造成環(huán)境污染，也不會損傷管道內(nèi)壁的優(yōu)點(diǎn)。該裝置采用金屬軟管連接，可以方便變更沖擊鋼管內(nèi)壁方向，相比與傳統(tǒng)清理方法，能夠達(dá)到完全清理，不留死角的效果，使用簡單，無需培訓(xùn)即可操作，尤其是在彎管彎曲半徑小，管子形狀復(fù)雜等應(yīng)用中可以達(dá)到較為理想的除銹效果，能夠顯著提高管路內(nèi)壁清潔度。

以上方法適用于以下幾種情況：

（1）管子彎曲半徑小于冷彎所規(guī)定的彎曲半徑，或者小于現(xiàn)有模具的彎曲半徑。

（2）管子形狀復(fù)雜或彎頭間無直線管段，不能在彎管機(jī)上固定。

（3）管壁過薄，冷彎后容易產(chǎn)生較大癟陷和褶皺。

（4）直徑較大或不常用的管子。

（5）管壁太厚無法冷彎時。

參考文獻(xiàn)：

[1]張玲辰，包文勃.管道除銹方法對比及除銹的意義[J].黑龍江科技信息，2016（14）：13.

[2]國蘇欣.管道內(nèi)壁除銹機(jī)的研制與應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2016，23（03）

：58.

[3]劉志龍，liuxin.氧化鋁工業(yè)管道及壓力容器內(nèi)部結(jié)疤結(jié)垢的清理[J].世界有色金屬，2016（06）：43-44.

[4]郭春華，魏強(qiáng)，劉景奇，郝小貞，孫琳琳.淺析鋼管道內(nèi)壁除銹機(jī)的研制及應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010（03）：28-29.

[5]廣德春，葛宰林，張迎輝，張小賓.小口徑鋼管內(nèi)壁振動除銹工藝原理及試驗分析[J].大連交通大學(xué)學(xué)報，2010，31（01）：26-29.

[6]丁仁相，馮美蘇，韓偉.鋼管內(nèi)壁拋丸清理機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國鑄造裝備與技術(shù)，2010（01）：56-58.

[7]張萬峰，葛宰林，張小賓.小口徑鋼管內(nèi)壁振動除銹工藝[J].現(xiàn)代制造工程，2008（01）：72-74.

[8]焦學(xué)英，葉冶，何秀斌.插入式混凝土振動器的使用及保養(yǎng)[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報，2003（04）：55-56.

[9]姚冠新，施國洪.細(xì)長管內(nèi)壁噴砂除銹作業(yè)線的設(shè)計[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2000（04）：4-6.

[10]張俊.管道清洗技術(shù)的現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].化工施工技術(shù)，1999（03）：

36-39+41.

[11]趙竟奇.提高鋼管除銹質(zhì)量的意義和方法[J].石油施工技術(shù)，

1985（04）：29-34.

作者簡介：王志良（1990-），男，山西太谷人，本科，助理工程師，從事汽輪機(jī)產(chǎn)品機(jī)械加工、焊接工藝研究。