一、高壓水射流清洗技術(shù) 在生產(chǎn)過程中，儲(chǔ)運(yùn)高壓氣體的高壓氣管，由于高溫氧化而產(chǎn)生大量的鐵氧化物，結(jié)垢后形成氧化皮。通常采用除氧化皮的方法是酸洗，表面剝皮或噴丸處理。這些傳統(tǒng)工藝，設(shè)備龐大，耗資較多，生產(chǎn)效率低，處理的質(zhì)量也低。高壓氣管使用一段時(shí)間后，在其內(nèi)部的高壓氣體作用下，會(huì)有部分殘留的金屬氧化皮脫落，造成高壓氣管出口閥路堵塞，降低了高壓氣管的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益。而采用高壓水射流清洗技術(shù)，能夠較*地清除氣管內(nèi)壁的氧化皮，提高了高壓氣管的使用壽命。 高壓水射流技術(shù)是利用高壓水發(fā)生設(shè)備產(chǎn)生的高壓水，通過噴嘴將壓力轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨染奂乃淞髁鲃?dòng)，從而完成清洗、切割、破碎等工作。鋼管本體具有*的抗拉、抗壓和抗剪切強(qiáng)度，因而常溫狀態(tài)下，鐵的氧化物與本體結(jié)合強(qiáng)度很低，且有大量的裂紋。 射流的效能取決于射流本身的特性和被清洗物料的結(jié)構(gòu)特性，即射流與物料在切割過程中互相作用的結(jié)果。射流在空氣中是一個(gè)液體錐形區(qū)域，其錐形直徑隨著離噴嘴距離的增大而變大。二、高壓水射流對(duì)高壓氣管內(nèi)表面的清理機(jī)理 鋼管內(nèi)表面的主要結(jié)垢物是氧化皮，是鋼管表面在熱軋過程中因高溫氧化而產(chǎn)生鐵的氧化物。鐵的氧化物的線膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼坯本體，而且質(zhì)脆，隨著溫度的降低，其抗剪和抗拉強(qiáng)度都很低 （1）錐形芯部 錐形芯部液體動(dòng)壓是恒定值（p為液體密度,v為液體速度少，長(zhǎng)度約為40~160倍噴嘴水力直徑，它與雷諾數(shù)、噴嘴形狀粗糙度等有關(guān)。 （ 2}液體及氣泡部分 隨著離開噴嘴的距離增大，速度遞減，此時(shí)動(dòng)壓也隨之下降。 （ 3）液滴和細(xì)射流部分 該部分射流的徑向擴(kuò)散程度更大，分散為液滴和微細(xì)射流。 當(dāng)射流沖擊固體表面時(shí)，在接觸區(qū)即產(chǎn)生接觸壓力，一般投射距離越短，接觸壓力越大。當(dāng)接觸壓力接近或大于粘性物料的抗壓強(qiáng)度時(shí)，其誘導(dǎo)應(yīng)力將使塑性物料流動(dòng)，而脆性材料將會(huì)被壓碎，破裂為多粒結(jié)構(gòu)碎片，附著于內(nèi)表面的氧化皮則會(huì)在沖擊區(qū)剝落，這些碎片和氧化皮將被水流帶走，即產(chǎn)生水切割作用.。其次，連續(xù)的射流在空氣中湍動(dòng)混合而擴(kuò)散時(shí)，形成的液滴或細(xì)射流在沖擊固體表面物料過程中，會(huì)產(chǎn)生局部的水擊壓力。此時(shí)，水擊壓力計(jì)算值為P= v為在液體中的音速，在水中約為1500 m/ s，它比動(dòng)壓值大得多。例如，射流速度:為13 m/s時(shí)，其瞬間局部水擊壓力可達(dá)19. 6 MPa。當(dāng)沖擊波產(chǎn)生后，沖擊區(qū)液體膨脹，形成了波，并從沖擊區(qū)邊緣徑向傳入液體中，在極短時(shí)間內(nèi)（t= dl2c d為液滴柱直徑），到達(dá)液滴中心，壓力瞬間驟降，所以它是一種水擊脈沖，其持續(xù)時(shí)間極短，一般僅為幾微秒。水擊脈沖雖然是局部瞬間作用，但很大程度上加強(qiáng)了射流的沖蝕效應(yīng)。 此時(shí)，高速射流的空穴現(xiàn)象比一般液流更易發(fā)生，大量存在的空穴氣泡在接近固體表面時(shí)破裂，液體立即從外向內(nèi)擠壓形成高沖擊波壓力。不對(duì)稱的破裂產(chǎn)生了微射流，其中一部分可能直接指向固體表面，同時(shí)產(chǎn)生很高的局部接觸壓力，起到破碎固體物料作用。 以上三種機(jī)理的綜合效果，構(gòu)成了連續(xù)的射流效應(yīng)，使金屬氧化皮碎屑不斷地流動(dòng)剝落破壞，完成了水力切割過程。利用上述基本原理，研究產(chǎn)生連續(xù):恒定的高壓射流裝置，設(shè)計(jì)自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)傳送射流，并使之均勻地投射于高壓氣管內(nèi)表面，這是高壓水射流技術(shù)的關(guān)鍵，鋼管內(nèi)表面氧化皮清除系統(tǒng)分兩步完成。 （ 1）在鋼管進(jìn)行試壓成形前，將鋼管固定在工作臺(tái)上，噴嘴在行走機(jī)構(gòu)的輔助下可以沿著軸線勻速送進(jìn)，同時(shí)兩個(gè)噴頭與軸線成一定角度安裝，利用射流自身的反沖力使噴頭繞軸心旋轉(zhuǎn)。這樣，從噴嘴中噴出的高壓水就會(huì)均勻地掃過鋼管的內(nèi)表面，從而完成鋼管內(nèi)表面氧化皮的清除工作。系統(tǒng)組成及工作原理 （ 2）鋼管兩端口試壓縮口成型后，使用一個(gè)三維旋轉(zhuǎn)噴頭對(duì)端口熱處理部分進(jìn)行內(nèi)表面清理，清除縮口過程中形成的氧化皮。三維旋轉(zhuǎn)噴頭有3個(gè)自由度，可以沿著管軸線移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，同時(shí)噴頭也可繞自身軸旋轉(zhuǎn)，這樣射流能夠觸及縮口的各個(gè)角落，保證清洗質(zhì)量。系統(tǒng)組成及工作原理四鋼管內(nèi)表面氧化皮清除裝置系統(tǒng)的組成三鋼管內(nèi)表面氧化皮清除系統(tǒng)的工作流程高壓氣管是由無縫鋼管經(jīng)過兩端縮口成型后制鋼管內(nèi)表面氧化皮清除自動(dòng)生產(chǎn)線由主機(jī)、噴射裝置冰循環(huán)裝置及電控裝置四部分組成原水經(jīng)過凈化后，被水泵送入水箱。由高壓泵引出，通過高壓管道、高壓水閥等，噴出，形成高壓水射流。水循環(huán)裝置包括水箱淀池、過濾器、水泵及廢水收集器等。鋼管的白動(dòng)上料、固定、下料及旋轉(zhuǎn)噴頭的白動(dòng)送進(jìn)由電控裝置和操作臺(tái)來控制。鋼管內(nèi)表面氧化皮清除機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有以下三個(gè)。 （1）高壓發(fā)生器 兩臺(tái)電機(jī)水泵驅(qū)動(dòng)的白動(dòng)增壓超高壓水發(fā)生器，單臺(tái)電機(jī)功率為180 kW,高壓水排量為30L/ min,額定壓力為150 MPa。 （ 2）旋轉(zhuǎn)噴頭 單孔可邊幅超高壓旋轉(zhuǎn)噴頭，排量為10L/ min, 2個(gè)噴嘴，額定壓力為150 MPa，轉(zhuǎn)速為300一1000 r/ min。 （3）控制閥 遠(yuǎn)距離電磁控制閥。 （ 1）表面處理效果好，處理可見金屬本體，氧化皮清除率不低于98%，可以保證結(jié)構(gòu)的安全可靠。 （ 2）射流系統(tǒng)使用純水，不添加任何添加劑，同時(shí)水可以循環(huán)使用，無排放，清理下來的氧化皮也可回收再利用，整個(gè)系統(tǒng)不存在任何污染。 （ 3）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，效率高。系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的實(shí)際運(yùn)行成本主要是電能消耗，據(jù)估算，每噸鋼管需耗電35 kW?h，運(yùn)行成本低。 （ 4）整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)白動(dòng)控制，噴射機(jī)構(gòu)處在全封閉狀態(tài)，全套高壓管路采用鋼管連接，具有較高的安全性。既可以適應(yīng)罐體邊緣板運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的位移，又可以防止腐蝕性介質(zhì)的滲入。在罐底邊緣板與混凝土基層砂漿層上，采用加彈布和彈性材料組成耐蝕保護(hù)層，可有效保護(hù)被涂基層，避免外邊緣板和混凝土基座受熱運(yùn)動(dòng)。整個(gè)作業(yè)表面用彈性材料涂裝，組成儲(chǔ)罐底外邊緣板耐蝕保護(hù)層。通過多層次的保護(hù)，罐底外邊緣和罐底板下部可防止腐蝕性介質(zhì)的侵入。六、結(jié)束語 （1）國內(nèi)儲(chǔ)油罐底外邊緣板防腐失效的原因主要是選材不當(dāng)，未充分考慮邊緣板在儲(chǔ)油罐運(yùn)行和環(huán)境溫度變化中發(fā)生立體位移的嚴(yán)重性;另外，防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如果僅對(duì)外層的保護(hù)進(jìn)行處理，而不對(duì)縫隙進(jìn)行防腐密封處理，就會(huì)造成防腐失效。 （ 2）儲(chǔ)油罐底外邊緣防腐蝕保護(hù)是由體系設(shè)計(jì)、材料應(yīng)用、施工控制組成的有機(jī)整體，每個(gè)環(huán)節(jié)的工作只有符合規(guī)范、科學(xué)、合理的原則，才能取得滿意的長(zhǎng)效防腐效果?？估彌_層。
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