鄭軍 劉文先 羅林 楊祥金 劉城 于天石
摘 ? 要:本文旨在對(duì)激光表面清洗工藝引進(jìn)核島安裝工程的研究,核島安裝工程中支架工件量大,鋼材表面的雜質(zhì)清洗是支架施工的關(guān)鍵程序之一,直接影響到工程的質(zhì)量和進(jìn)度。傳統(tǒng)的清洗工藝,工人勞動(dòng)強(qiáng)度高,清洗效率低;清洗質(zhì)量很大程度上取決于清洗工人的個(gè)人技能水平,不易控制。而激光清洗其清洗質(zhì)量好、效率高、易操作等優(yōu)點(diǎn),加之國(guó)內(nèi)激光清洗機(jī)裝備水平的提高,所以在核島安裝工程中引進(jìn)激光清洗設(shè)備顯得尤為重要。
關(guān)鍵詞:核島安裝工程激光清洗工藝支架預(yù)制 ?RCC-M ?標(biāo)準(zhǔn)
中圖分類號(hào):F426 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào):1674-098X(2020)05(a)-0101-02
激光清洗是指在碳鋼支架的預(yù)制過(guò)程中,采用激光清洗[1]工藝,具有雜質(zhì)清除率高、清洗效率高、節(jié)省用工成本、清洗質(zhì)量高的特點(diǎn)。目前主要應(yīng)用于船廠、化工等行業(yè)的碳鋼表面銹蝕層清洗作業(yè)。
1 ?核島安裝工程支架預(yù)制車間的清洗現(xiàn)狀
核島安裝碳鋼預(yù)制車間經(jīng)過(guò)改革創(chuàng)新,由原本的環(huán)境差、工作效率慢、人工勞動(dòng)量大等條件變成現(xiàn)在的環(huán)境好、部分工作效率加快、人工勞動(dòng)量減輕等,在核島安裝項(xiàng)目部乃至整個(gè)公司都成為核島安裝預(yù)制車間標(biāo)桿。從核島安裝碳鋼預(yù)制車間改革可以看出,改變創(chuàng)新的都是清洗條件、搬運(yùn)工具、設(shè)備擺放方式和一些新的工器具的使用,但最根本清洗方式并沒(méi)有變化,仍然是相對(duì)傳統(tǒng)的清洗方式。對(duì)于打磨清洗工人來(lái)講,仍然是要用傳統(tǒng)的磨光機(jī)清洗、傳統(tǒng)的手動(dòng)磨光機(jī)清洗。傳統(tǒng)的磨光機(jī)清洗限制了碳鋼支架預(yù)制車間的工作效率。
2 ?傳統(tǒng)清洗的缺點(diǎn)
2.1 生產(chǎn)效率低、易造成事故
磨光機(jī)清洗銹蝕層是手動(dòng)打磨為整個(gè)過(guò)程,效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大。而化學(xué)藥劑清洗對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重,如果控制不當(dāng)?shù)脑捯自斐纱蠓秶幕瘜W(xué)危害事故。
2.2 鋼材表面雜質(zhì)清洗質(zhì)量依賴工人的操作技能
鋼材表面雜質(zhì)清洗質(zhì)量依靠清洗工人的操作水平,操作技能較低的清洗工人清洗質(zhì)量較低,清洗質(zhì)量達(dá)不到要求,不論是再次清洗還是返修都會(huì)造成不必要的損失和浪費(fèi)。
2.3 培養(yǎng)技能合格的清洗工人花費(fèi)大
一名核島安裝的鋼材表面雜質(zhì)清洗工人培養(yǎng)長(zhǎng)大約在三個(gè)月左右,到能熟練地清洗不銹鋼支架、油漆支架需要更長(zhǎng)時(shí)間,由于培養(yǎng)周期長(zhǎng)并不能滿足核島安裝施工的進(jìn)程。
3 ?高效激光清洗機(jī)的引用
3.1 激光清洗機(jī)操作工的條件
激光清洗機(jī)操作工應(yīng)具有磨光機(jī)清洗經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過(guò)激光清洗機(jī)操作培訓(xùn),清洗操作熟練,可熟練操作激光清洗設(shè)備,了解激光設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)。
3.2 激光清洗機(jī)的設(shè)備和儀器
型號(hào):ML-MF-200H-LC-DBM-1清洗機(jī)。
3.3 高效激光清洗機(jī)的工作環(huán)境
高效激光清洗機(jī)工作中:周圍環(huán)境溫度-10℃~40℃,濕度≤90%,高效清洗機(jī)現(xiàn)場(chǎng)要求無(wú)漂浮鐵屑和塵土。
4 ?高效激光清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
4.1 清洗質(zhì)量高
激光清洗工藝其清洗原理為利用污染層吸收激光發(fā)射束的能量,形成急劇膨脹的等離子體產(chǎn)生沖擊波使污染層被沖擊成碎片或吸收能量燃燒從而被剔除。激光清洗機(jī)由于本身的性質(zhì),清洗時(shí)清洗寬度和清洗功率不變,高效激光清洗機(jī)會(huì)處于一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài),這就導(dǎo)致了清洗雜質(zhì)的質(zhì)量都基本一致,雜質(zhì)清洗的質(zhì)量也就上升了,核島安裝中對(duì)雜質(zhì)清洗的檢驗(yàn)RCC-M中有著高要求,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)高效激光清洗機(jī)清洗的質(zhì)量滿足核島的安裝標(biāo)準(zhǔn)。
4.2 清洗效率高
根據(jù)科研小組試驗(yàn)與總結(jié),高效激光清洗機(jī)對(duì)不同的管徑和材質(zhì),都總結(jié)了標(biāo)準(zhǔn)的清洗參數(shù)。高效激光清洗機(jī)操作只需在程序中調(diào)整清洗參數(shù)便可以開(kāi)始清洗,這樣集成方式在保證雜質(zhì)清洗質(zhì)量且加快了生產(chǎn)效率,加快了預(yù)制安裝施工進(jìn)度。
4.3 高效激光清洗機(jī)操作系統(tǒng)
高效激光清洗機(jī)操作經(jīng)短期培訓(xùn)就可以熟練操作機(jī)器,操作機(jī)器是改變機(jī)頭方向來(lái)控制整個(gè)清洗過(guò)程,清洗時(shí)只需移動(dòng)清洗機(jī)頭便可以使得整個(gè)清洗完成,這樣操作簡(jiǎn)單且使用時(shí)間長(zhǎng)并不會(huì)很疲憊,從操作上也增加了生產(chǎn)效率。
4.4 獨(dú)特的雜質(zhì)清洗方式-激光清洗
高效激光清洗機(jī)有著它獨(dú)特的清洗-激光清洗,激光清洗的特點(diǎn)是激光清洗光束均勻,這對(duì)于碳鋼支架和鍍鋅板的清洗有著很大的作用,清洗光束均勻保證了母材清洗的均勻,這有助于節(jié)約人工。
5 ?高效激光清洗機(jī)實(shí)驗(yàn)
經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn),使用高效激光清洗機(jī)對(duì)不同材質(zhì)不同管徑的支架和地板進(jìn)行了清洗(對(duì)清洗出來(lái)不同材質(zhì),不同管徑的碳鋼管),并且探傷和液體滲透都取得了合格。
以Φ60.3×5.54的碳鋼管清洗銹蝕層[2]為例,清洗步驟如下所示。
5.1 管件的安裝
激光清洗的位置為空間斜45°碳鋼管清洗分布如圖1。
5.2 清洗參數(shù)
碳鋼管采用游標(biāo)卡尺(0~300mm)進(jìn)行測(cè)量,經(jīng)研究正確清洗參數(shù)如表1。
清洗完成后清洗表面質(zhì)量良好,目視檢測(cè)合格,無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)采用RCC-M 2000及2002補(bǔ)遺1級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),理化實(shí)驗(yàn)采用GB/T 700和RCC-M 2000及2002補(bǔ)遺,各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
科研小組后期檢測(cè)清洗試件,其滿足后期噴砂防腐要求。對(duì)激光清洗試件進(jìn)行TIG焊接和手工焊焊接試驗(yàn),采用RCC-M 2000及2002補(bǔ)遺1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè),其結(jié)果滿足核島安裝要求。
6 ?結(jié)語(yǔ)
激光清洗工藝經(jīng)過(guò)科研小組持續(xù)研究,在完成對(duì)清洗各項(xiàng)參數(shù)的確定后,對(duì)核島安裝施工現(xiàn)場(chǎng)及預(yù)制車間進(jìn)行了大范圍應(yīng)用。
發(fā)現(xiàn)當(dāng)雜質(zhì)清除率要求在90%以上時(shí),激光清洗銹蝕層材質(zhì)規(guī)格為:Q235B(Φ60.3×5.54),清洗效率為811.466mm2/min;清洗鍍鋅層規(guī)格為:基材為Q235B(e=10mm熱鍍鋅板),清洗效率為285.7143mm2/min;清洗油漆層材質(zhì)規(guī)格為:Q235B(12#槽鋼噴涂一層油漆層),清洗效率為2940mm2/min;清洗油污層材質(zhì)規(guī)格為:Z2CN8-10(Φ60.3*8.74不銹鋼管),清洗效率為1262.28mm2/min;其效率都高于傳統(tǒng)清洗方式,雜質(zhì)清洗質(zhì)量穩(wěn)定,研究中發(fā)現(xiàn)特別相對(duì)于一些支架傳統(tǒng)清洗較困難的疑難位置和大規(guī)模的雜質(zhì)清洗,激光清洗優(yōu)勢(shì)更加明顯。經(jīng)統(tǒng)計(jì)激光清洗工件隨著工件清洗面越平整,其清洗效率會(huì)越高,清洗質(zhì)量也會(huì)越高,且易于后期車間流水線的制作。清洗過(guò)程中采用噪音計(jì)和粉塵測(cè)量?jī)x,對(duì)傳統(tǒng)磨光機(jī)清洗過(guò)程和激光清洗過(guò)程對(duì)比,噪音減少了25dB,粉塵值降低了50%,勞動(dòng)環(huán)境得到了大幅提升。
激光清洗工藝[1]和傳統(tǒng)的手工磨光機(jī)清洗相比有很大優(yōu)勢(shì),進(jìn)行系列清洗工藝研究和車間現(xiàn)場(chǎng)推廣,確定了高效激光清洗機(jī)在核島安裝工程支架預(yù)制的可用性,形成了成熟清洗工藝,提高核島安裝清洗工作效率,并為下一步激光清洗更多領(lǐng)域應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 任志國(guó),吳昌忠.低碳鋼的激光除銹機(jī)理及表面性能研究[J].光電工程,2017,44(12):1210.
[2] 楊明昆,周仿榮.激光除銹技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J].清洗世界,2018,34(10):38.