試分析鋼結構機械噴射處理工藝與設備

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

試分析鋼結構機械噴射處理工藝與設備

王會賢

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

本文從噴砂除銹、拋丸除銹兩方面分析鋼結構機械噴射處理工藝與設備，以推動鋼結構表面預處理工藝的健康發展，同時降低其對環境的不良影響。

鋼結構；噴砂除銹；拋丸除銹

據統計數據表明，鋼結構涂層壽命的影響因素呈多樣化，其中涂料種類4.9%、膜厚19.1%、表面處理49.5%、其他26.5%，所以鋼材表面處理質量勢必影響到涂層質量。鋼材表面處理以機械噴射處理為主，以提高鋼材表面清潔度、調整鋼材表面粗糙度、增強鋼結構抗腐蝕能力為目的。本文主要圍繞噴砂除銹、拋丸除銹兩方面來分析鋼結構機械噴射處理工藝與設備。

一、鋼結構機械噴射處理工藝

噴砂除銹是指壓縮空氣后磨料被吸（推）入管道內，然后再經氣流作用持續加速至噴槍噴出磨料流，如此磨料粒對底材表面起到高速沖擊的作用，以達到除銹的目的，進而調整鋼材表面的粗糙度。噴丸除銹是指鋼質磨料經高速旋轉的葉輪以較佳角度、較高速度噴射至工件表面，如此鋼質磨料對工件表面起到高速沖擊作用，以達到除銹、消除應力、調整鋼材表面粗糙度的目的。其中拋丸除銹引領著鋼結構表面預處理工藝的發展。

（一）噴砂除銹工藝

噴砂除銹作為鋼結構機械噴射處理的主要方法，主要包括空氣壓力、噴嘴（清除效率）兩項基本要素。

空氣壓力即噴嘴出口的壓力，計算公式見式（1）：

其中，K—綜合復數；S—清除效率；單位m2/h； P—空氣壓力，單位MPa，可見空氣壓力與清理效率呈正相關。研究表明，噴砂除銹的最佳空氣壓力取0.70MPa（0.55MPa～0.75MPa），其中過高的空氣壓力及磨料破碎率、過量的鋼材切蝕、空氣紊流及噴射距離均對噴砂效率起著負面影響，同時磨料嵌入鋼材表面的概率較高亦會影響到涂層質量，此外空氣壓力過低會導致噴砂效率降低。

噴嘴主要從材質、內孔結構、噴嘴口徑三方面影響著噴嘴的清理效率，其中較大的噴嘴口徑能夠提高清理效率，函數關系式見式（2）：

其中，D—噴嘴口徑，單位mm；k1-綜合復數，注意噴嘴的選擇應從鋼結構的材質及規格、噴砂效率、空壓機容量、噴砂質量要求（清潔度、粗糙度）、噴砂作業環境等，此外若噴嘴孔徑＞14mm，那么必須及時更換，以免對噴砂質量造成不良影響。由此可見，噴砂除銹工藝必須嚴格遵循既定的技術參數，即噴砂角度60°～70°；噴砂距離200mm～30mm；噴砂與噴底漆時間間隔最小值4h（相對濕度＜85%）；移動速度4m/min～6m/min；噴砂房高度2m～4m；環境相對濕度＜80%。

（二）拋丸除銹工藝

與噴砂除銹工藝相比，拋丸除銹工藝具備諸多優點，例如拋丸除銹多與自動化流水線作業配合使用，由此達到完全機械化操作、改善工作環境、降低勞動強度的目的；除銹質量達到GB/T 8923-1988的Sa2級或ISO8501-1的Sa2級；鋼結構表面硬度、抗疲勞強度、抗應力能力均達到較高水平；拋丸除銹的單機生產功率、消耗功率等均較噴砂除銹更優等。目前，拋丸除銹主要采用型鋼拋丸機，其中拋丸除銹作業完畢后，鋼材需調運至專業場所進行噴漆作業，其中跑完流水線由拋丸除銹、噴車間底漆、烘干流水線三部分組成。拋丸流水線以鋼板預處理線為主，應依次按下列流程開展工作，即鋼板、校平機、預熱器、拋丸室、自動噴漆機、烘干室、輥動運輸、起吊。

二、鋼結構機械噴射處理設備

由前文可知，噴砂除銹與拋丸除銹間存有較大差異，因此兩大工藝所選用的主要設備亦不盡相同，其中噴砂除銹工藝涉及噴砂機（罐）、噴砂系統、空壓器及油水分離器等；拋丸除銹工藝涉及除塵系統、車間底漆噴漆裝置等。

（一）噴砂設備

噴砂除銹工藝主要涉及噴砂機（罐）、噴砂系統、空壓器及油水分離器等設備。噴砂機包括壓送式、分吸式兩種，其中壓送式噴砂機主要被應用到建筑鋼結構涂裝工藝領域，具體表現出高效率、高質量的優點，注意從工作狀況角度可以把壓送式噴砂機劃分成遙控式、人工控制式兩種。噴砂系統以開放式最常用，若用來處理大型鋼結構，橋梁、儲罐、建筑鋼結構大多采用開放式噴砂系統，具體表現出費用低廉、作業環境要求低、噴砂質量好的優點，同時也表現出磨料回收率低、環保效益低的缺點。噴砂系統內主要涉及專業噴砂房。目前，國內各大型鋼結構廠（如滬寧鋼構、振華港機）均擁有專業的噴砂房，如此體現出較高的現代化涂裝水平。噴砂房內共設六大系統，即金屬磨料篩選分離系統、磨料回收系統、電氣控制系統、除塵系統、噴砂系統、工件運載系統，其中工件運載系統以實現自動化操作。針對空壓器而言，壓力與壓縮空氣量的控制以確保噴砂工藝順利推進為依據，其中壓縮空氣的質量對噴砂處理的質量起著決定性的作用，即顆粒≥1μm、壓力露點溫度取-20℃、含油1mg/m3，此外開放式噴砂機作業過程，必須裝設油水分離器，以降低對空氣質量的不良影響。

（二）拋丸流水線結構

拋丸流水線主要由鋼板輸送、除塵系統、車間底漆噴漆裝置、涂層干燥組成，其中鋼板輸送即電機帶動輥道輸送，同時可實現變頻無極調速（2m/min～8m/min）。拋丸除銹要求拋丸器視情況取4只～12只。拋丸機包括葉輪、分丸輪、定向套、葉片四部分，其中葉輪轉速達2500r/min、葉片磨速達60m/s～80m/s。除塵系統以清除粉塵、碎磨料為主要任務，具體由布袋除塵器、旋風除塵器、吸塵軟管、高壓離心抽風機等部分組成。車間底漆噴漆裝置主要采取無氣噴漆法，注意鋼板傳送速度依據車間底漆厚度進行調整，此外噴槍移動速度取0.5m/s～1.2m/s；噴幅角度取取70°～90°；噴嘴孔徑取0.48mm～0.53mm。涂層干燥要求烘房溫度控制到80℃，而烘干時間控制到1min～2min，注意涂層烘干后，再與冷卻裝置、通風裝置配套使用，以提高溶劑的揮發速度。

[1]岳小威. 鋼結構防腐蝕涂料施工應用技術[J]. 現代涂料與涂裝，2011，01:59-62.

[2]王振波.鋼結構建筑防腐技術[J].工程設計與研究，2012，02:26-27，32.

TQ63 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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