固井車輛噴砂除銹裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

高亞寧，韓號東，王軍鋒

（中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司，陜西西安 710018）

0 引言

近些年固井車輛防腐均是采用傳統(tǒng)的手工除銹方式，即操作人員使用榔頭、鋼絲刷、刮刀以及鏟刀等進(jìn)行除銹，這種方法的勞動強(qiáng)度大，除銹效果不佳。固井水泥車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，混漿罐下部的水泥結(jié)塊、柱塞泵填料箱油泥、底盤車的大梁等部位難以用手工除銹去除表面的鐵銹和水泥結(jié)塊，影響設(shè)備噴漆質(zhì)量（圖1、圖2）。手工除銹方法效率低，致使固井車輛噴漆工作不能按時(shí)完成，影響設(shè)備的外觀和完好性。

圖1 水泥車外表面

圖2 難以除去的銹垢

1 除銹方法

適合固井設(shè)備的除銹方法為手工除銹和機(jī)械除銹。

1.1 手工除銹

手工除銹是指用砂布（紙）、砂輪、刮刀、鋼刷等工具，進(jìn)行敲、磨、刮等去除銹垢、氧化皮和雜質(zhì)污物。該除銹方法優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、成本低；缺點(diǎn)是勞動強(qiáng)度大、噪聲大、工作效率低、粉塵大，環(huán)保性低，清理后的金屬表面仍會殘存銹跡，除銹后質(zhì)量偏低。

1.2 機(jī)械除銹

機(jī)械除銹是作業(yè)人員手持電動工具沖擊和摩擦設(shè)備外表面，去除除銹垢、氧化皮和雜質(zhì)污物。這種方法應(yīng)用比較廣泛，在車輛除銹時(shí)，常用的工具有手提式電動砂輪、除銹槍、電動刷等。機(jī)械除銹的除銹質(zhì)量和除銹效率比較高，但除塵時(shí)噪聲和產(chǎn)生的粉塵較大，最大的缺點(diǎn)是仍需人工操作小型機(jī)具進(jìn)行設(shè)備表面打磨作業(yè)，設(shè)備部分無法觸及的死角還需通過手工除銹方法完成。對于除銹工作量較大的固井車輛除銹，該方法的工作效率低，影響實(shí)施進(jìn)度。

經(jīng)調(diào)研，市場應(yīng)用較為廣泛的除銹方法還有噴射和拋丸。噴射處理主要是噴砂、噴丸、真空噴砂、高壓水砂以及高壓水等對設(shè)備表面進(jìn)行除銹。拋丸處理是利用高速旋轉(zhuǎn)拋丸器葉輪拋出的高速鐵丸或其他材料的彈丸，對設(shè)備外表面進(jìn)行沖擊，打磨零件表面實(shí)現(xiàn)除銹。以上兩種方法均使用設(shè)備代替人工操作實(shí)現(xiàn)除銹，大幅降低了人工作業(yè)的勞動強(qiáng)度，提高了除銹作業(yè)的效率和質(zhì)量。

2 噴砂除銹的原理

噴砂除銹是將砂料經(jīng)壓縮空氣帶動，通過專用的管線和噴嘴高速噴射于金屬表面，達(dá)到除銹目的。這種除銹方式是依靠砂粒棱角的沖擊和摩擦，使金屬表面的鐵銹及其他污染徹底除凈，得到有一定粗糙度并顯露出金屬本色的表面。通過車載空氣壓縮機(jī)砂罐上部進(jìn)行打壓，砂礫從砂閥下部的三通流出，經(jīng)過空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣流，形成高速運(yùn)動的砂礫，噴射到車輛銹蝕的表面，達(dá)到除銹目的。

3 噴砂除銹裝置的設(shè)計(jì)

通過對現(xiàn)場噴漆設(shè)備和固井設(shè)備研究，對噴砂除銹裝置的設(shè)計(jì)和加工。

3.1 設(shè)計(jì)所需的主要材料

所用的主要部件有：1具3 m3添加劑罐，砂閥，噴砂槍頭，1.2英寸的承壓膠管線20 m，1.2英寸法蘭2個(gè)。

3.2 加工與連接

利用現(xiàn)有的1具3 m3添加劑罐進(jìn)行改裝，作為砂罐。由于該3 m3罐底部較低，在底部加裝出砂閥門存在困難，對3 m3罐加工500 mm高的支腿，提高罐的整體高度，確保方便操作手動調(diào)砂閥（圖3）。

圖3 噴砂罐結(jié)構(gòu)

砂罐底部的連接為三通設(shè)計(jì)，分別連接氣源、砂罐和承壓膠管線、噴砂罐（圖4）。在連接氣源的2英寸管線上加工有2個(gè)孔。

圖4 砂罐底部管線連接

砂罐底封開1.2英寸的通孔，在通孔處焊接80 mm的鋼管，作為出砂口。鋼管與砂閥通過法蘭連接，砂閥底部連接三通。氣源管線2英寸鋼管加工2個(gè)孔，其中一個(gè)連接3 m3添加劑罐的進(jìn)灰口，中間采用膠管線連接；另一個(gè)孔連接3 m3管底封。

3.3 主要參數(shù)

罐體內(nèi)部通過空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生0.2 MPa的壓力，使罐內(nèi)的砂從砂閥流出。砂罐上裝有0～0.8 MPa的壓力表，0.3 MPa的安全閥，確保砂罐的安全使用。

4 噴砂除銹裝置的應(yīng)用

4.1 噴砂除銹裝置的現(xiàn)場應(yīng)用

（1）操作準(zhǔn)備：作業(yè)人員必須勞保護(hù)具齊全，要求穿著工衣，佩戴防塵護(hù)目鏡、口罩、手套。勞保護(hù)具不全者嚴(yán)禁操作，并需兩人配合作業(yè)。

（2）操作過程：在外接氣源接通情況下，噴砂工握住砂槍，輔助工根據(jù)操作工發(fā)出的信號打開出砂閥，并根據(jù)操作工提示調(diào)節(jié)出砂流量，噴砂流量不宜過大；作業(yè)結(jié)束時(shí)，輔助工首先關(guān)閉出砂閥（待砂管內(nèi)磨料吹凈）再關(guān)閉進(jìn)氣閥，隨即打開排氣閥，噴砂罐內(nèi)卸壓，待空氣放凈后，才可把噴槍放下以免噴槍傷人。

（3）停機(jī)：操作工拆除管線，收好管線，打掃地面衛(wèi)生。

4.2 應(yīng)用效果

（1）噴砂除銹裝置的使用，使固井車輛防腐噴漆效率大幅提高，因除銹效果好噴漆質(zhì)量得到了保證，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的效果。

（2）噴砂除銹和傳統(tǒng)除銹的對比分析，見表1。

表1 噴砂除銹與傳統(tǒng)除銹的應(yīng)用對比

5 結(jié)論

噴砂除銹裝置的使用，在很大程度上提高了作業(yè)效率，降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，使除銹的效率和質(zhì)量得到了明顯提高。噴砂裝置中使用的是壓裂砂，需要單獨(dú)購買，支出費(fèi)用較大，下一步研究設(shè)計(jì)過濾裝置，對使用過的砂進(jìn)行回收、過濾，重復(fù)利用，降低使用成本。