拋丸法除銹及其在大型儲罐施工中的技術(shù)應(yīng)用

尹曉偉，陳仁欽，李孝衛(wèi)

（青島昌佳機(jī)械有限公司，山東青島 266400）

0 引言

隨著我國社會進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平也越來越高，對于各種化學(xué)物品、石油、成品油的需求也越來越多，這就會導(dǎo)致儲存罐的使用量變多，但是隨著時間的流逝，金屬儲存罐大量的生銹、腐蝕、老化，導(dǎo)致它的使用年限縮短。為了能夠盡量延長其使用期限，則需要對其進(jìn)行除銹，拋丸法便是金屬除銹的方法之一。研究除銹方法，延長儲罐的使用期限，對確保各類物品的安全保存周期的計算與使用是極為必要的。

1 拋丸法的概念

拋丸法除銹，顧名思義就是使用拋丸器利用離心力的拋射，來對零件進(jìn)行強化與清潔。

1.1 拋丸除銹過程

拋丸除銹主要使用的便是拋丸機(jī)組，而拋丸機(jī)組中，含有拋丸機(jī)輥道、上壓輥、拋丸機(jī)、螺旋輸送機(jī)、彈丸料提升機(jī)、供丸閥門控制機(jī)構(gòu)與丸料的凈化與除塵設(shè)備。板材進(jìn)入拋丸機(jī)組后，拋丸料便向著板材噴射，對板材的表面進(jìn)行除銹、拋光。

1.2 噴槍法與拋丸法的對比

現(xiàn)在對儲罐的表面處理廣泛為噴砂除銹法。因為噴砂除銹所需要的投資少、占地少、上手快、機(jī)動性強、適應(yīng)力好、操作與維修保養(yǎng)簡單。不過噴砂除銹對環(huán)境的污染很嚴(yán)重，它表面的錨紋不夠大，清理效率也比較差，涂層附著比較難，人工成本高。而拋丸除銹的材料可以循環(huán)使用，而且拋丸后產(chǎn)品的表面粗糙度小。所以雖然拋丸除銹方法的投資比較大，但是它能夠減少交叉作業(yè)帶來的麻煩，提高基材的抗疲勞性，延長基材壽命，優(yōu)化基材的表面狀態(tài)，提高清理效率，減輕工人勞動強度，減少環(huán)境污染。

2 拋丸法除銹中使用丸料的分析

2.1 丸料的種類

由材質(zhì)來分丸料可以分成非金屬類與金屬類兩種。

非金屬類丸料一般使用銅礦砂、石英砂、河砂、剛玉與玻璃等。但是非金屬類丸料的硬度不夠，破碎率高，對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重。

金屬類丸料一般使用白口鑄鐵丸、脫碳退火鑄鐵丸、鑄鋼丸與鋼絲切丸。它們主要由C、Si、Mn、S、P 組成，其中白口鑄鐵丸與脫碳退火鑄鐵丸的C 與Si 的含量較多；鑄鋼丸與鋼絲切丸的C、Si、Mn 的含量較多。

2.2 丸料硬度的選擇

丸料的硬度需要隨工件的表面狀況來決定，大多數(shù)情況使用的丸料硬度值需要比工件表面硬度值高5～30HRC。在金屬類丸料中，白口鑄鐵丸的硬度范圍可有53～57HRC,55～64HRC 這兩種，碳退火鑄鐵丸的硬度較低且廣，有25～35HRC、35～40HRC、53～57HRC 和≥64.5HRC 這四種；鑄鋼丸的硬度范圍只有48～52HRC 這一種，鋼絲切丸的硬度范圍有35～40HRC、40～45HRC、48～52HRC 這三種。

在使用丸料進(jìn)行除銹時，若是丸料的硬度過高，打擊到工件表面后容易破裂，還會把能量吸收，降低沖擊力，產(chǎn)生較多的粉塵，所以白口鑄鐵丸不能夠重復(fù)利用。若是丸料的硬度太低，丸料收到碰撞沖擊易變形，并且變形時還會將沖擊能量吸收，導(dǎo)致清理效果與強化效果不理想，正因如此，脫碳退火鑄鐵丸的清理效果是比較差的。只有硬度適中的丸料才能夠達(dá)到理想的清理效果，并且還能延長丸料的使用壽命，減少資源浪費與環(huán)境污染。若是丸料的硬度適合，反彈能力強，能夠進(jìn)行二次沖擊的話，它的除銹效果與表面強化效果則是最好的。例如，鑄鋼丸與鋼絲切丸的反彈效果是金屬類丸料最好的，他們的清理效果與表面強化效果也是最好的。在使用丸料進(jìn)行金屬表面預(yù)處理時，應(yīng)該使用硬度稍高的形狀為棱角性的鑄鋼砂或鑄鋼丸，它的棱角能夠起到微刮削作用，使表面粗糙度變大，在涂裝材料時，它的附著力也會更加好，涂裝壽命才會更加長久。

2.3 丸料尺寸的選擇

丸料粒度在選擇時不能夠太小，也不能夠太大。若是丸料的直徑太小，則其沖擊力也小，工件表面粗糙度也會過小，導(dǎo)致對涂料的吸附力不夠，使涂料容易剝落；可是直徑過大，在單位時間內(nèi)機(jī)器所噴射的顆粒數(shù)將會減少，效率降低，還會使鋼材表面粗糙度增大，增加涂料的消耗量。所以，最好的丸料直徑應(yīng)該根據(jù)工件的表面粗糙度要求來進(jìn)行選擇。當(dāng)工件所需表面粗糙度為70mm 時，丸料的粒度則使用2.0mm；所需表面粗糙度為50mm時，丸料的粒度則是1.4mm；所需表面粗糙度為42mm 時，則使用粒度為1.4mm 的丸料；所需表面粗糙度為30mm 時，則使用粒度為1.2mm 的丸料；所需表面粗糙度為25mm 時，則使用粒度為1.0mm 的丸料；所需表面粗糙度為12mm 時，則使用粒度為0.8mm 的丸料；所需表面粗糙度為8mm時，則使用粒度為0.6mm 的丸料；所需表面粗糙度為4mm 時，則使用粒度為0.4mm 的丸料。

在大型儲罐上使用拋丸除銹時，可以使用0.8～1.4mm 的規(guī)格相同的鑄鋼砂與鑄鋼丸混合使用，其中它們的成分各占50%，并且它們的粒度分布也需要相同。

3 拋丸法除銹在大型儲罐施工中的應(yīng)用

3.1 大型儲罐除銹如何選用拋丸機(jī)

因為大型儲罐一般采用的是中厚型的鋼板，所以拋丸除銹在儲罐除銹施工中能夠產(chǎn)生極大的價值，減少支出費用。拋丸機(jī)有臥式與立式兩種，臥式的鋼板是平放的，立式的鋼板是直立的，它們都是兩面同時拋丸，這大大的提高了除銹的效率。在臥式拋丸機(jī)中，它的輸送是比較方便的，生產(chǎn)能力大，所以它的使用比較普遍，但是其占地大，設(shè)備重，若要搬移是十分困難的；立式拋丸機(jī)需要翻立板機(jī)，不適合用于容易倒下的鋼板，使用限制比較大，但是占地小，丸落下不用人工清除。同時，它的設(shè)備處理能力低，拋丸室狹小，維護(hù)較為困難，所以不太適用于儲罐防腐除銹施工中。若需要清理104m3的儲罐，則可以采用輥道式拋丸機(jī)，其規(guī)格如下：外形尺寸1300mm×250mm×529mm；清理室開口尺寸260mm×62.5mm；拋丸機(jī)數(shù)量：6個，葉輪直徑：?420mm；拋丸機(jī)拋丸量：6×25kg/min；電機(jī)功率：6×15kW。

3.2 拋丸對板材的影響

拋丸除銹后的板材表面粗糙度一般在50～70μm 之間。板材清除后的干凈程度與粗糙程度首先取決于拋丸的速度，速度高，打擊動能大，效果比較好，粗糙程度也比較大。接下來取決于丸料顆粒的大小，顆粒越細(xì)，沖擊次數(shù)越多，但是若是需要增加涂料，則對涂料的吸附力比較差。并且，拋丸延續(xù)的時間越長，則其清除量越高，但是對粗糙度、機(jī)械性能以及鋼板的厚度沒有太大的影響，所以，拋丸除銹可以放心的使用。

3.3 對于儲罐變形的控制

在進(jìn)行儲罐施工時，經(jīng)常會有對某些部分罐壁進(jìn)行單面除銹的任務(wù)。眾所周知，力會改變物體的運動狀態(tài)與外表狀態(tài)，若是力相對則能互相抵消且吸收，但是單面的除銹時并沒有抵消的力，因此，會使儲罐變形，并且因為丸料的沖擊力度大，儲罐的單面表面積因為力的作用而發(fā)生擴(kuò)大，溫度升高，將局部鋼板造成了波浪變形，使得鋼材質(zhì)量變差。

所以在大型儲罐施工除銹時，不管任務(wù)是單面除銹還是雙面除銹，都要對鋼材進(jìn)行雙面拋丸除銹，以此來讓鋼材受力與受熱都均勻，防止造成鋼材變形而影響其后續(xù)使用期間的安全，也防止局部鋼材分布不均而造成鋼材壽命變短。

4 結(jié)語

金屬制品在使用過程中都會漸漸生銹，有些生銹后造成的危害性不大，可有些金屬制品生銹后，造成的破裂問題則十分嚴(yán)重，比如裝載石油的罐子由于生銹與腐蝕導(dǎo)致石油泄漏，造成資源的浪費與經(jīng)濟(jì)上的浮動，再比如威亞因為鎖扣生銹而無法系緊；游樂園中游樂設(shè)施因為生銹而發(fā)生斷裂與卡死而造成人員受傷，有些銹可以除掉，進(jìn)行二次使用，有些因為零件太過細(xì)小則直接更新?lián)Q代。為了能夠讓鋼材發(fā)揮出自己的全部價值，在除銹方面，也需要進(jìn)行各種應(yīng)用與研究，讓工件和鋼板在除銹和防腐后能夠到達(dá)一個新的高度。目前，拋丸除銹在所有除銹工藝中是較為徹底與環(huán)保的，對鋼材的強化能力也是滿足要求的。