第二章 金属管道外表面处理

第一节 概述

金属管道表面处理的目的在于除去金属管道表面的铁锈、污物和氧

化皮, 以便涂层和钢料表面较好地粘结在一起。如果涂层与钢材之间的

粘结作用较差,随差时间增长,底胶老化,很容易使涂层与钢材脱离,在它

们之间形成缝隙,这样,一旦涂层存在缺陷,使水进入涂层和钢管之间,整

个防腐层将失去隔离钢材与外界介质的作用,防腐涂层便失效。反之,若

涂层与钢材之间有较好的粘结力,即便涂层上存在个别缺陷,腐蚀也只是

在这些缺陷处发生, 而不会影响整个管道,维修也较方便。因此,必须对

金属表面进行处理,以保证涂层与金属表面有较好的粘结性能。

金属表面处理是防腐施工中的重要环节。施工中应严格按照《涂装

前钢材表面处理规范》( SYJ4007-86 )中的有关规定执行。

钢材表面原始锈蚀等级:

钢材表面原始锈蚀程度分A、B、C、D四个等级。

1.A级:覆盖着完整的氧化皮或只有极少量锈蚀的钢材表面。

2.B级:部分氧化皮已松动,翘起或脱落,已有一定量锈的钢材表面。

3.C级:氧化皮大部分翘起或脱落,大量生锈,但用目测还看不到孔蚀

的钢材表面。

4.D级:氧化皮几乎全部翘起或脱落,大量生锈,目测时能看到孔蚀的

钢材表面。

第二节 钢材表面处理方法

钢材表面处理方法有四种

1.清洗

用溶剂、 乳剂或碱清洗等清洗钢材表面,以除掉钢材表面上所有可

见的油、油脂、灰土、润滑剂和其它可溶污物。但不能除掉锈、氧化皮、

氯化物、硫化物、焊药等无机物。

1)清洗前表面处理

用刚性纤维刷或钢丝刷除掉表面上的松散物(不包括油和油脂)。

2)清洗方法

(1)先刮掉附着在钢表面上的浓厚的油或油脂。

(2)用下述任何一种方法除掉遗留在钢表面上的油或油脂。

a.用沾有溶剂的抹布或刷子擦洗钢表面,最后一遍擦洗时,应用干净

的溶剂、抹布和刷子。

b.用溶剂喷洗钢表面,最后一遍喷洗时,应用干净的溶剂。

c. 将钢表面完全浸没在盛溶剂的缸中,最后一遍浸泡用的溶剂中所

含的污物量不应对涂装工作产生不良影响。

d.可用乳化清洗剂或碱清洗剂代替a、b、c方法中所用的溶剂,但清

洗后必须用淡水冲掉钢表面上的有害残留物。

e. 可用溶剂和蒸汽做蒸汽除油,清洗后应用热或冷的淡水冲掉钢表

面上的有害残留物。

3)清洗方法的适用范围及注意事项。

清洗时应特别注意彻底清理缝隙或铆钉部位。

4)清洗后涂装前表面处理

在涂装前应用适当的方法(如用刷子刷,用清洁干燥的压缩空气吹或

用吸尘器吸),除掉钢管表面上的灰土和其它污物。

各种清洗方法的适用范围 表1-2-1

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清 洗 方 法 适 用 范 围 注 意 事 项

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溶剂(工业汽油、溶 除油、油脂、可 若需保留旧涂层,应

剂汽油、过氯乙烯、 溶污物和可溶涂 使用对该旧涂层无损

三氯乙烯等)清洗 层 的溶剂。溶剂和抹布

应经常更换。

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碱清洗剂 除掉可皂化的涂层油、 清洗后要充分冲洗,

油脂和其它污物 并做纯化处理

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乳 剂 除油、油脂和其它 清洗后应将残留物从

污物 钢表面上冲洗干净

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蒸汽除油,必要时可 除油、油脂和其它污 清洗时旧涂层可被侵

加溶剂(三氯乙烯、 物,当压力和温度足够 蚀或破坏。清洗后应

二氯甲烷等) 时也可除去旧涂层 将残留物从表面上冲

洗干净

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2.工具除锈

工具除锈包括用手工工具 (铲刀、钢丝刷等)和用动力工具(如动力

旋转钢丝刷等)两种。

1)用手工工具除锈(St2级)

适用于除掉钢表面上松动,翘起的氧化皮,疏松的锈旧涂层及其它污

物。可保留粘附在钢表面上且不能被灰刀剥掉的氧化皮、锈和旧涂层。

2)用动力工具除锈(St3级)

可彻底地除掉钢表面上所有松动或翘起的氧化皮, 疏松的锈、旧涂

层和其它污物。可保留粘附在钢表面上且不能被灰刀剥掉的氧化皮、锈

和涂层。

3.喷(抛)射除锈

喷 (抛)射除锈质量等级分四级:清扫级、工业级、近白级和白级。

下面分别介绍:

1)清扫级(Sa1级):

适用于除去松动,翘起的氧化皮,疏松的锈、疏松的旧涂层其它污物。

经清理后,钢表面上几乎没有肉眼可见的油,油脂、灰土、松动的氧

化皮,疏动的氧化皮,疏的锈和疏松的旧涂层。但允许有表面上留有牢固

粘结附着的氧化皮、锈和旧涂层。

2)工业级(Sa2级):

适用于除去大部分氧化皮,锈、旧涂层及其它污物。

经清理后, 钢表面上几乎没有肉眼可见的油、油脂和灰土。但允许

在表面上留有均匀分布的、 牢固粘附着的氧化皮、锈和旧涂层,其总面

积不得超过总除锈面积的1/3。

3)近白级(Sa1/2级):

适用于除去几乎所有的氧化皮、锈、旧涂层及其它污物。

经清理后,钢表面上几乎没有肉眼可见的油、油脂、灰土、氧化皮、

锈和旧涂层。 允许在钢表面上留有均匀分布的氧化皮斑点和锈迹,其面

积不得超过总除锈面积的5％。

4)白级(Sa3级):

可彻底地清除氧化皮,锈、旧涂层及其它污物。

经清理后, 钢表面上没有肉眼可见的油、油脂、灰土、氧化皮、锈

和旧涂层, 仅留有均匀分布的由锈斑、氯化皮斑点或旧涂层造成的极轻

微的痕迹。

第三节 抛(喷)丸(沙)除锈

抛丸除锈系统:

(1)工作原理:

该系统由喷丸器, 抛丸器,清理室,提升机,弹丸储存室,储料斗弹丸

分选除尘器等组成。 喷丸和抛丸是两套系统,可同时或分别使用。喷丸

机构使用灵活,可固定在任意位置。而抛丸器只能固定安装。

将管段自动的放在螺旋输送道上,送入清理室,弹丸从清理室两侧的

抛丸器中抛出,或从喷丸器中喷出。管段旋转前进,外表面得到连续的清

理。 弹丸及被击落的氧化皮和污物的混和物顺着漏斗落入回收螺旋机,

该机将混和物输送到提升机底部, 再用环形皮带上的料斗, 把混和物提

升到清理室顶部的分选除尘器中, 利用风选法把弹丸从分离器中分离出

来, 重复利用,剩下的混和物沿通风管被吸入除尘器中,利用惯性将粒度

较大的氧化皮和铁锈除掉,粉尘进入虑尘器虑掉。

(2) 主要设备及参数

a.抛丸器:

抛丸器由主轴,分丸轮,进丸管,轴承座,皮带轮,固定螺丝等组成。

主要技术指标

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叶轮直径 转速 抛射速度 抛量 功率

mm r/min m/min kg/min kw

360 2600 63 150 10

420 2350 67 260 17

500 2200 76 280 22

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取自《石油施工技术》1984.3

抛丸器叶轮旋转时产生强大离心力,弹丸由进丸管进入叶轮腔体,又

被加速带入高速旋转的分丸轮中, 经开口角度为45--50的定向套筒向外

抛出, 由高速旋转的叶片拾起,沿叶片长度方向不断加速,直到抛出。抛

射速度由叶轮直径和转速决定。弹丸形成扇形射流,撞击管子表面,着弹

点呈长短轴之比较大的椭园形。

b.清理室:

清理室是装置的主体, 由型钢和钢板焊接而成,室内器壁铺衬5mm厚

鱼鳞状橡胶板或合金钢板,底部为漏斗形,固定在混凝土底座上。

c.螺旋送管机:

螺旋送管机必须具有加速性能和无级调速性能, 使管子前进时首尾

相连,使清理室处于密闭状态,防止弹丸射出伤人。

3.技术特点

a.效率高,调节进和速度或抛丸时可得到不同除锈等级

b. 弹丸为钢丸,铸铁丸或钢丝段等,可根据所要求锚纹深度选择,粒

度一般为0.8～1.25mm,破碎率为80～90g/m,破碎率低,可重复利用

c.粉尘小,污染小

d.设备苯重,不灵活

e. 钢丸抛射密度一般为120--160kg/m,可根据该数据估计装置的除

锈能力。

2.喷沙除锈系统:

(1)工作原理:

喷沙作业为水平作业线,钢管放在成对设置的钢管支撑轮上,钢管支

撑轮的旋转面在与作业线垂直方向,并成一定角度,管子旋转进入外喷沙

装置的同时,插入内喷枪,当管子全部插入后,管子反转后退,开启内、外

喷枪,对管子内外表面进行清理。清理后的管子用压缩空气吹扫,清除粉

尘及剩余的沙子,然后进行质量检验。清理表面应达到白级或近白级。

(2)主要设备及性能

a.外喷沙装置:

该装置是一个方箱体, 下部为漏斗形,对沙子进行回收,在与管子垂

直方向装有喷枪。喷嘴和钢管表面的距离是一个重要参数,若喷距减小,

则除锈质量提高,但除锈速度降低;喷距增大,除锈速度提高而质量下降,

对于中小管径的钢管,一般在50--100mm之间。

b.内喷沙枪:

内喷沙枪对钢管内壁进行喷沙处理, 为杆式,长度为13mm以上,由支

撑轮架在管内, 直径根据钢管直径而定, 如对于76mm的钢管, 其直径为

38mm,气源携带磨料通过耐压胶管引入,经过枪体从喷嘴喷出。

c.管子送进装置:

该装置由调速电机驱动,钢管的旋转和送进速度可调,如直径为76mm

的管子,旋转速度在3 5--526r/min之间,前进速度在0.5--2m/min之间。

d.供气供沙系统:

供气压力＜0.8MPa。压缩空气首先进入干燥器,然后送入储气罐,储

气罐起储气和稳压的作用。然后分成两路,一路由操纵阀进入转换开关,

另一路经压力表进入四通接头,向上直通转换开关和喷沙器下室,另两路

经混合室后携带沙子,通过耐压胶管送入内外喷枪。

沙子储存在喷沙器的上罩中,当上室与压缩空气相通时,上锥形阀紧

压在阀座上;当上室与大气相通时,沙子压开锥形阀落入上室。当再向上

室供压缩空气时沙子由上室落入下室, 经混合室后被高压气流喷向欲清

理工件。

3.技术特点:

a.钢管内外表面可同时或单独作业

b.调节进管速度可得到不同除锈等级

c.粉尘大,污染严重

3.1.3 新发展

管子外表面清理的一项新发展是: 利用磨液泵将一定浓度的砂水混

和物输送到喷枪, 靠泵压和压缩空气增压,使磨液从喷枪喷嘴中喷出,利

用高速运动的砂粒和水对金属表面进行清理,强化。其特点是:

1.无粉尘污染,不危害人体健康。液体喷出时,水分起着弹性保护作

用, 减轻了沙粒对金属表面的损伤。既保证了金属表面的光洁度又减轻

了沙粒的撞击破碎。

2.提高了零件的表面强度和耐蚀能力,提高了生产率,降低了噪音。