摘 要：在管道防腐工作中大管徑管道焊縫采用人工入孔涂覆防腐，而小管徑及特征管道人工涂覆不易實(shí)現(xiàn)。在供熱、供水和消防管道中，小管徑管道占據(jù)總體管道長度的大部分，管道支線多，焊縫數(shù)量大，急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)小管徑及特征管道內(nèi)壁防腐噴涂的裝置。研究的管道內(nèi)噴涂機(jī)器人可有效解決小管徑及特征管道內(nèi)壁不易噴涂的問題。介紹機(jī)器人（CCTV）技術(shù)在某環(huán)球影視城項(xiàng)目空調(diào)冷熱水管網(wǎng)及消防管網(wǎng)工程中的應(yīng)用情況，綜合闡述在小管徑管道及特征管接口內(nèi)防腐施工中的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：內(nèi)防腐；機(jī)器人；冷熱水管道

中圖分類號：TQ639.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）06-0079-03

Implementation of robot small diameter internal wall anti-corrosion coating and weld seam inspection techniques based on intelligent technology

YANG Weidong

（China Railway Construction Group Co.，Ltd.，Beijing 100040，China）

Abstract：In the pipeline anti-corrosion work，the welding seam of large diameter pipeline is coated manually，while the manual coating of small diameter and characteristic pipeline is not easy to achieve.However，in the heat supply，water supply and fire-fighting pipelines，small diameter pipelines account for the majority of the overall pipeline length，there are many branch pipelines and a large number of welds，so a device that can realize anti-corrosion spraying on the inner wall of small diameter and characteristic pipelines is urgently needed.The research on pipeline internal spraying robots effectively addresses the problem of difficult coating on the internal walls of small-diameter and special feature pipelines.This paper introduces the application of CCTV technology in the air conditioning hot and cold water pipe network and fire protection pipe network project of Universal Studios，and comprehensively expounds the advantages of this technology in the internal anti-corrosion construction of small-diameter pipes and characteristic pipe joints.

Key words：internal corrosion protection;robot;cold and hot water pipeline

隨著城市化進(jìn)程的加快，各類公共建筑越來越多，冷熱水管道是其重要的組成部分，也是城市基礎(chǔ)設(shè)施。管道在長期運(yùn)行過程中，受周圍環(huán)境和管道老化的影響，難以避免“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。為延長管道使用壽命，減少水資源浪費(fèi)，積極探索管道防腐措施，通過在施工過程中涂刷防腐材料改善管道防腐性能，從而提高冷熱水管道質(zhì)量，保障水資源運(yùn)輸?shù)陌踩院头€(wěn)定性［1］。

機(jī)器人噴涂技術(shù)具有噴涂均勻、效率高等特點(diǎn)，已逐步替代人工噴涂，成為噴涂技術(shù)的核心［2］，廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、核電工業(yè)等領(lǐng)域［3-5］。研究為優(yōu)化冷熱水管道內(nèi)防腐性能，采用機(jī)器人內(nèi)防腐補(bǔ)口技術(shù)，該技術(shù)設(shè)備由操作車和外控設(shè)備兩部分構(gòu)成。普通機(jī)器人操作車包含動力設(shè)備節(jié)（24 V蓄電池提供動力）、除銹設(shè)備節(jié)、噴涂補(bǔ)口設(shè)備節(jié)，特殊情況下操作車由動力設(shè)備節(jié)分別和除銹設(shè)備節(jié)、噴涂補(bǔ)口設(shè)備節(jié)組合為獨(dú)立的2套操作設(shè)備。

1 工程概況

北京某主題公園項(xiàng)目包含空調(diào)冷熱水工程、消防工程等12類專業(yè)管線工程。項(xiàng)目空調(diào)冷熱水管道工程及消防管道工程中小口徑管道焊縫內(nèi)防腐工藝的選擇是本工程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。開始施工焊口內(nèi)防腐擬采用不銹鋼內(nèi)襯法，鋼管管口焊接寬為200 mm，長度略小于管道內(nèi)周長不銹鋼環(huán)形內(nèi)襯，在不銹鋼內(nèi)襯與鋼管焊接焊縫處涂敷環(huán)氧樹脂粉末，然后即可對口焊接。但焊接后不銹鋼內(nèi)襯在焊接高溫下空鼓，射線探傷不合格，最終給以否定。經(jīng)過多次考察及各種內(nèi)防腐工藝可行性研究分析，最終采用機(jī)器人內(nèi)補(bǔ)口法。研究以環(huán)球影視城項(xiàng)目相關(guān)專業(yè)管線工程為載體來介紹機(jī)器人內(nèi)補(bǔ)口技術(shù)，以期為類似工程提供借鑒。

機(jī)器人內(nèi)防腐噴涂設(shè)備是一套自動化作業(yè)設(shè)備［6］，包括內(nèi)部操作車和外控設(shè)備。內(nèi)部操作車上帶有攝像、定位、圖像輸出、信號接收功能；外控設(shè)備包括天線、遙控器、蓄電池、影像顯示屏、信號接收輸出集成盒。外控設(shè)備輸出各項(xiàng)指令，進(jìn)而完成操作車在管道內(nèi)行走、定位、除銹、涂覆。

2 施工工藝流程

機(jī)器人內(nèi)補(bǔ)口操作簡單，施工速度快，能夠順利解決小口徑管內(nèi)防腐問題，如三通、異徑管、熱水管道的脹彎處的焊縫補(bǔ)口問題［7-8］。其具體工藝流程為補(bǔ)口準(zhǔn)備→焊口內(nèi)除雜→除銹質(zhì)量檢測→內(nèi)防腐層質(zhì)量檢測→焊口內(nèi)噴涂。

2.1 補(bǔ)口準(zhǔn)備

2.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

項(xiàng)目技術(shù)人員在項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人的組織下熟悉圖紙及相關(guān)規(guī)范，組織進(jìn)行試驗(yàn)工藝評定，掌握技術(shù)工藝參數(shù)。掌握噴涂工藝的重點(diǎn)難點(diǎn)。

2.1.2 設(shè)備及材料準(zhǔn)備

根據(jù)不同管徑管道及特征管段配備不同規(guī)格型號的機(jī)器人設(shè)備：AK-NF-159/219，2臺；AK-NF-219/355，2臺；AK-NF-377/630，2個；AK-NF-426/700， 2把。進(jìn)場后辦理報驗(yàn)手續(xù)，提供相關(guān)的合格證明書及相關(guān)法定檢測單位的鑒定證書。進(jìn)場的防腐材料必須有產(chǎn)品合格證書及質(zhì)量檢測報告［9］

2.1.3 現(xiàn)場準(zhǔn)備

環(huán)境的濕度對補(bǔ)口質(zhì)量影響大，雨天最好停止作業(yè)，如果雨天進(jìn)行補(bǔ)口作業(yè)應(yīng)頻繁檢測相對濕度，確保相對濕度不得大于85%。

2.2 管道內(nèi)焊口除雜

機(jī)器人在內(nèi)補(bǔ)口前應(yīng)對管道焊縫處進(jìn)行清雜工作，清除內(nèi)焊道上的焊瘤、焊雜，確保焊口涂覆質(zhì)量符合涂覆要求。

機(jī)器人設(shè)備調(diào)試完成后，由操作員將設(shè)備送至管口處，操作車由動力節(jié)推動前行，進(jìn)行定位除銹。針對定位，有電阻法、同位素法、超聲波法以及攝像頭定位法［10］。對比分析：攝像頭定位通過外控?zé)o線操控設(shè)備及影像顯示器顯示，最終很好的完成除銹定位，減少操作人員的工作量。

除銹設(shè)備精確對準(zhǔn)焊縫后，操作人員即可操控外控設(shè)備，指令動力設(shè)備帶動驅(qū)動軸，高速旋轉(zhuǎn)的除銹裝置受驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力帶動除雜球擊打碰撞焊縫口補(bǔ)口處及周邊，重復(fù)多遍，最終完成除銹［11-12］。定位除銹的質(zhì)量直接關(guān)系到涂層的質(zhì)量，如何很好的檢測其除雜質(zhì)量效果，讓設(shè)備本身配備除銹監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)可視化檢測。

2.3 除雜質(zhì)量檢測

焊縫除雜質(zhì)量的好壞直接影響補(bǔ)口涂覆質(zhì)量。所以除雜后必須對其除雜效果進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)標(biāo)后方口進(jìn)入下道工序［13］。采用管道內(nèi)壁檢測機(jī)器人進(jìn)行檢測，應(yīng)將檢測機(jī)器人放進(jìn)管道內(nèi)，定位到焊口位置后，內(nèi)部攝像器采集效果圖通過信號傳輸?shù)奖O(jiān)測器的屏幕上，并與規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)比對，實(shí)現(xiàn)便捷檢測。

2.4 焊口內(nèi)涂覆

2.4.1 防腐涂料調(diào)配

管道內(nèi)補(bǔ)口防腐材料采用同管內(nèi)壁防腐相同成分的環(huán)氧樹脂溶劑。防腐涂料由無溶劑環(huán)氧涂料A和無溶劑環(huán)氧涂料B（褐色的固化劑）2種材料分別注入機(jī)器人A、B儲料倉。溶劑配比應(yīng)由專業(yè)操作人員現(xiàn)場按照材料使用說明書要求調(diào)試滿足A∶B=100∶18（質(zhì)量比）融合。

2.4.2 防腐涂覆

環(huán)球影視城項(xiàng)目空調(diào)冷熱水及消防管道工程特征性小口徑管類型較多，如三通管、脹彎管、異徑管、直通管。不同小口徑特征管內(nèi)焊縫采用不同補(bǔ)口方式及設(shè)備。機(jī)器人噴涂作業(yè)嚴(yán)格按照工藝評定參數(shù)施工，具體噴涂工藝參數(shù)如表1所示。

（1）同徑直管內(nèi)補(bǔ)口。

由于直管線段暢通，無阻撓，可直接采用相匹配管徑的機(jī)器人補(bǔ)口，可實(shí)現(xiàn)長線補(bǔ)口，完全直線段最長可達(dá)800 m。但本項(xiàng)目，異徑特征管及閥門井的存在最長可達(dá)100 m，具體操作如圖1所示；

（2）異徑管內(nèi)補(bǔ)口。

異徑管是本項(xiàng)目補(bǔ)口需解決的問題之一，由于異徑管節(jié)的出現(xiàn)，機(jī)器人補(bǔ)口不能一次性完成。在噴涂大管徑焊口的機(jī)器人難以通過小口徑管道。噴涂小管徑管道的機(jī)器人雖能通過異徑管走向大徑管，但噴涂設(shè)備直徑太小，不能滿足噴涂質(zhì)量。面對異徑管除銹問題，根據(jù)管徑不同采用不同規(guī)格的機(jī)器人，從2側(cè)管口分別入管噴涂；

（3）三通管內(nèi)補(bǔ)口。

管道三通補(bǔ)口理念為：由于三通支管和主管完全垂直，采用一次性補(bǔ)口不可能實(shí)現(xiàn)。針對這種情況：直管段和三通接頭段采用適合管徑的機(jī)器人分別補(bǔ)口，具體如圖2所示；

（4）脹彎（自然補(bǔ)償器）段內(nèi)補(bǔ)口。

空調(diào)熱水管道隔斷設(shè)置脹彎，如果脹彎全部對口焊接后在進(jìn)行補(bǔ)口，現(xiàn)有補(bǔ)口設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)管道多脹彎（90°）環(huán)境下作業(yè)。即使完成涂覆質(zhì)量完全不能保證。針對現(xiàn)況在脹彎處采取焊一補(bǔ)一法，具體如圖3所示；后一焊口施焊之前則及時對前道焊口補(bǔ)口，依次操作。

普通機(jī)器人設(shè)備分3大節(jié)，各節(jié)尺寸均在1.5 m左右，在90°脹彎段不能通行，處于現(xiàn)狀，涂覆單位特采用蜈蚣式機(jī)器人，除銹設(shè)備節(jié)和涂覆設(shè)備節(jié)分離，分別和動力節(jié)相連。噴涂設(shè)備節(jié)采用軟鏈接，能適應(yīng)90°以上帶弧管道內(nèi)補(bǔ)口。動力節(jié)長度通過現(xiàn)場試驗(yàn)，能夠確保正常通行脹彎。

2.5 內(nèi)焊縫防腐層質(zhì)量檢測

機(jī)器人補(bǔ)口完成后，待涂層干燥固結(jié)后對涂覆厚度檢測，利用涂層檢測機(jī)器人進(jìn)管道，定位至焊縫涂層處等間距選定的4個點(diǎn)位，檢測每1個點(diǎn)位。機(jī)器人測厚儀收集的數(shù)據(jù)通過無線信號反饋到外控設(shè)備，具體如圖5所示的顯示屏，即可得出結(jié)果。厚度大于等于設(shè)計(jì)值（0.5 mm）。檢測不符合設(shè)計(jì)要求應(yīng)返工至合格。

3 結(jié)語

機(jī)器人內(nèi)防腐噴涂設(shè)備能替代人工除銹和涂裝工藝，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動化作業(yè)，提高補(bǔ)口速度；解決了本項(xiàng)目特征性小口徑管道內(nèi)防腐補(bǔ)口施工難點(diǎn)。施工時，機(jī)器人精確定位。實(shí)現(xiàn)了管線內(nèi)涂層保質(zhì)的成果。施工過程中，以機(jī)器人操作為主導(dǎo)，人員輔助操控，減少了人員投入，降低了成本。在施工環(huán)保方面，避免了因開放式噴砂所造成的環(huán)境污染問題。面對國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程、大型管道輸送等工程的興建，管道內(nèi)防腐問題是持續(xù)被關(guān)注的問題之一。通過實(shí)際研究與應(yīng)用可知，機(jī)器人補(bǔ)口技術(shù)可實(shí)現(xiàn)定位、除銹、噴涂自動化操作，具有補(bǔ)口質(zhì)量效果好、操作效率高、檢測定位跟蹤隨時監(jiān)測、施工造價低、施工環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)。

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收稿日期：2023-02-06；修回日期：2023-05-16

作者簡介：楊衛(wèi)東（1968-），男，高級工程師，研究方向：市政工程；E-mail：479809613@qq.com。

引文格式：楊衛(wèi)東.基于智能技術(shù)的機(jī)器人小管徑內(nèi)壁防腐噴涂與焊縫檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].粘接，2023，50（6）：79-81.