激光清洗工藝在核島安裝工程支架預制中的應(yīng)用分析

鄭軍 劉文先 羅林 楊祥金 劉城 于天石

摘 ? 要：本文旨在對激光表面清洗工藝引進核島安裝工程的研究，核島安裝工程中支架工件量大，鋼材表面的雜質(zhì)清洗是支架施工的關(guān)鍵程序之一，直接影響到工程的質(zhì)量和進度。傳統(tǒng)的清洗工藝，工人勞動強度高，清洗效率低;清洗質(zhì)量很大程度上取決于清洗工人的個人技能水平，不易控制。而激光清洗其清洗質(zhì)量好、效率高、易操作等優(yōu)點，加之國內(nèi)激光清洗機裝備水平的提高，所以在核島安裝工程中引進激光清洗設(shè)備顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：核島安裝工程激光清洗工藝支架預制 ?RCC-M ?標準

中圖分類號：F426 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0101-02

激光清洗是指在碳鋼支架的預制過程中，采用激光清洗[1]工藝，具有雜質(zhì)清除率高、清洗效率高、節(jié)省用工成本、清洗質(zhì)量高的特點。目前主要應(yīng)用于船廠、化工等行業(yè)的碳鋼表面銹蝕層清洗作業(yè)。

1 ?核島安裝工程支架預制車間的清洗現(xiàn)狀

核島安裝碳鋼預制車間經(jīng)過改革創(chuàng)新，由原本的環(huán)境差、工作效率慢、人工勞動量大等條件變成現(xiàn)在的環(huán)境好、部分工作效率加快、人工勞動量減輕等，在核島安裝項目部乃至整個公司都成為核島安裝預制車間標桿。從核島安裝碳鋼預制車間改革可以看出，改變創(chuàng)新的都是清洗條件、搬運工具、設(shè)備擺放方式和一些新的工器具的使用，但最根本清洗方式并沒有變化，仍然是相對傳統(tǒng)的清洗方式。對于打磨清洗工人來講，仍然是要用傳統(tǒng)的磨光機清洗、傳統(tǒng)的手動磨光機清洗。傳統(tǒng)的磨光機清洗限制了碳鋼支架預制車間的工作效率。

2 ?傳統(tǒng)清洗的缺點

2.1 生產(chǎn)效率低、易造成事故

磨光機清洗銹蝕層是手動打磨為整個過程，效率低、勞動強度大。而化學藥劑清洗對環(huán)境污染比較嚴重，如果控制不當?shù)脑捯自斐纱蠓秶幕瘜W危害事故。

2.2 鋼材表面雜質(zhì)清洗質(zhì)量依賴工人的操作技能

鋼材表面雜質(zhì)清洗質(zhì)量依靠清洗工人的操作水平，操作技能較低的清洗工人清洗質(zhì)量較低，清洗質(zhì)量達不到要求，不論是再次清洗還是返修都會造成不必要的損失和浪費。

2.3 培養(yǎng)技能合格的清洗工人花費大

一名核島安裝的鋼材表面雜質(zhì)清洗工人培養(yǎng)長大約在三個月左右，到能熟練地清洗不銹鋼支架、油漆支架需要更長時間，由于培養(yǎng)周期長并不能滿足核島安裝施工的進程。

3 ?高效激光清洗機的引用

3.1 激光清洗機操作工的條件

激光清洗機操作工應(yīng)具有磨光機清洗經(jīng)驗和經(jīng)過激光清洗機操作培訓，清洗操作熟練，可熟練操作激光清洗設(shè)備，了解激光設(shè)備日常維護保養(yǎng)知識。

3.2 激光清洗機的設(shè)備和儀器

型號：ML-MF-200H-LC-DBM-1清洗機。

3.3 高效激光清洗機的工作環(huán)境

高效激光清洗機工作中：周圍環(huán)境溫度-10℃～40℃，濕度≤90%，高效清洗機現(xiàn)場要求無漂浮鐵屑和塵土。

4 ?高效激光清洗機的優(yōu)點

4.1 清洗質(zhì)量高

激光清洗工藝其清洗原理為利用污染層吸收激光發(fā)射束的能量，形成急劇膨脹的等離子體產(chǎn)生沖擊波使污染層被沖擊成碎片或吸收能量燃燒從而被剔除。激光清洗機由于本身的性質(zhì)，清洗時清洗寬度和清洗功率不變，高效激光清洗機會處于一個穩(wěn)定工作狀態(tài)，這就導致了清洗雜質(zhì)的質(zhì)量都基本一致，雜質(zhì)清洗的質(zhì)量也就上升了，核島安裝中對雜質(zhì)清洗的檢驗RCC-M中有著高要求，經(jīng)過試驗高效激光清洗機清洗的質(zhì)量滿足核島的安裝標準。

4.2 清洗效率高

根據(jù)科研小組試驗與總結(jié)，高效激光清洗機對不同的管徑和材質(zhì)，都總結(jié)了標準的清洗參數(shù)。高效激光清洗機操作只需在程序中調(diào)整清洗參數(shù)便可以開始清洗，這樣集成方式在保證雜質(zhì)清洗質(zhì)量且加快了生產(chǎn)效率，加快了預制安裝施工進度。

4.3 高效激光清洗機操作系統(tǒng)

高效激光清洗機操作經(jīng)短期培訓就可以熟練操作機器，操作機器是改變機頭方向來控制整個清洗過程，清洗時只需移動清洗機頭便可以使得整個清洗完成，這樣操作簡單且使用時間長并不會很疲憊，從操作上也增加了生產(chǎn)效率。

4.4 獨特的雜質(zhì)清洗方式-激光清洗

高效激光清洗機有著它獨特的清洗-激光清洗，激光清洗的特點是激光清洗光束均勻，這對于碳鋼支架和鍍鋅板的清洗有著很大的作用，清洗光束均勻保證了母材清洗的均勻，這有助于節(jié)約人工。

5 ?高效激光清洗機實驗

經(jīng)長時間的實驗，使用高效激光清洗機對不同材質(zhì)不同管徑的支架和地板進行了清洗（對清洗出來不同材質(zhì)，不同管徑的碳鋼管），并且探傷和液體滲透都取得了合格。

以Φ60.3×5.54的碳鋼管清洗銹蝕層[2]為例，清洗步驟如下所示。

5.1 管件的安裝

激光清洗的位置為空間斜45°碳鋼管清洗分布如圖1。

5.2 清洗參數(shù)

碳鋼管采用游標卡尺（0～300mm）進行測量，經(jīng)研究正確清洗參數(shù)如表1。

清洗完成后清洗表面質(zhì)量良好，目視檢測合格，無損檢測標準采用RCC-M 2000及2002補遺1級檢測標準，理化實驗采用GB/T 700和RCC-M 2000及2002補遺，各項試驗數(shù)據(jù)都在標準范圍之內(nèi)，具體檢測結(jié)果見表2。

科研小組后期檢測清洗試件，其滿足后期噴砂防腐要求。對激光清洗試件進行TIG焊接和手工焊焊接試驗，采用RCC-M 2000及2002補遺1級標準進行無損檢測，其結(jié)果滿足核島安裝要求。

6 ?結(jié)語

激光清洗工藝經(jīng)過科研小組持續(xù)研究，在完成對清洗各項參數(shù)的確定后，對核島安裝施工現(xiàn)場及預制車間進行了大范圍應(yīng)用。

發(fā)現(xiàn)當雜質(zhì)清除率要求在90%以上時，激光清洗銹蝕層材質(zhì)規(guī)格為：Q235B（Φ60.3×5.54），清洗效率為811.466mm2/min;清洗鍍鋅層規(guī)格為：基材為Q235B（e=10mm熱鍍鋅板），清洗效率為285.7143mm2/min;清洗油漆層材質(zhì)規(guī)格為：Q235B（12#槽鋼噴涂一層油漆層），清洗效率為2940mm2/min;清洗油污層材質(zhì)規(guī)格為：Z2CN8-10（Φ60.3*8.74不銹鋼管），清洗效率為1262.28mm2/min;其效率都高于傳統(tǒng)清洗方式，雜質(zhì)清洗質(zhì)量穩(wěn)定，研究中發(fā)現(xiàn)特別相對于一些支架傳統(tǒng)清洗較困難的疑難位置和大規(guī)模的雜質(zhì)清洗，激光清洗優(yōu)勢更加明顯。經(jīng)統(tǒng)計激光清洗工件隨著工件清洗面越平整，其清洗效率會越高，清洗質(zhì)量也會越高，且易于后期車間流水線的制作。清洗過程中采用噪音計和粉塵測量儀，對傳統(tǒng)磨光機清洗過程和激光清洗過程對比，噪音減少了25dB，粉塵值降低了50%，勞動環(huán)境得到了大幅提升。

激光清洗工藝[1]和傳統(tǒng)的手工磨光機清洗相比有很大優(yōu)勢，進行系列清洗工藝研究和車間現(xiàn)場推廣，確定了高效激光清洗機在核島安裝工程支架預制的可用性，形成了成熟清洗工藝，提高核島安裝清洗工作效率，并為下一步激光清洗更多領(lǐng)域應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 任志國，吳昌忠.低碳鋼的激光除銹機理及表面性能研究[J].光電工程，2017，44（12）：1210.

[2] 楊明昆，周仿榮.激光除銹技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].清洗世界，2018，34（10）：38.