磨料組成對鋼管拋丸機（jī）處理的影響

摘要：在鋼管防腐過（guò）程（chéng）中，鋼管通過拋丸清理機進行表麵處理，表麵處理質量是影響防腐（fǔ）層質量的關鍵工（gōng）序，在拋（pāo）丸處理中，僅以單一磨料比如鋼丸或者鋼砂是很難清理的，必須采（cǎi）用混合磨料。通過探討防腐鋼管的拋丸處理中，磨（mó）料配（pèi）比變化情況，小粒徑磨料的增加情況（kuàng），采（cǎi）用除鏽等*、錨紋深度等對不同配比的磨料處理的鋼管表麵進行評價（jià）；得到了鋼管表麵處理的磨料（liào）中，鋼丸與鋼砂的比例分別為0．1和0．3，小粒徑的（de）磨料占60％時，鋼（gāng）管表麵（miàn）處理質量較佳。
關鍵詞：拋丸處理；磨料；鋼管防腐

在鋼管防腐過程中，鋼管通過拋丸清理機進行表麵處理（lǐ），表麵處理質（zhì）量是影響防腐層質量的關鍵（jiàn）工序。由（yóu）於鋼管表（biǎo）麵的鏽蝕層屬於（yú）致密的氧化層，在拋（pāo）丸機處理中，僅通過單一磨料比如鋼丸或者鋼砂是很難清理（lǐ）的（de），必須采用混合磨料。大顆粒的磨料易於擊碎致密（mì）的氧化皮，但大顆粒的磨料的彈痕較深，易使鋼管表麵形成毛刺，表現出（chū）粗糙度較大。較小的棱角鋼砂可以起到微刮削的作用，使鋼（gāng）管表麵（miàn）錨紋形狀各異，提高清理效率的（de）同時更有利於鋼管與塗層的結合。
鋼丸和鋼砂合適（shì）的配比可使鋼管表麵的獲（huò）得100％的（de）除（chú）鏽覆蓋率和滿足塗層要求的錨紋深度及錨紋形狀，諸多學者認為磨料混合比例達到不變時，被處理工件表麵的錨紋及清潔度將處於穩定狀態。劉如偉【1]等認為（wéi）磨料使用過程（chéng）中，彈丸的磨（mó）損使其直徑不斷減小，但由（yóu）於不斷在添加（jiā）彈（dàn）丸（wán），磨料使用一段時間達到平衡後（hòu），磨料的粒度分布（bù）基本保持不變，磨料的個數在增加。鋼丸（wán）、鋼砂在使（shǐ）用過程中，由於磨料不斷的處於破碎，磨（mó）圓的過程中，鋼丸、鋼砂的粒徑逐漸在變小，鋼丸與鋼砂的比例一直處於變化中。本文探討了鋼丸與鋼砂在使用過程中的比例變化情況（kuàng）和獲得良好的（de）表麵處（chù）理效果的合適比例。
1實驗部分
1．1磨料性能
磨料由大亞磨料公司提供，鋼丸S460，鋼砂G18，其參數如表1。
表1大亞磨料參數


鋼管由（yóu）沙市鋼（gāng）管廠提供，鋼管（guǎn）材質X70及X65，鋼管表麵鏽蝕等*A、B*。鋼管外壁拋丸清理機為濟南萬通（tōng），型號（hào）HQGW14B，拋丸輪直徑500ITlln，拋丸輪轉速480r／min，拋射速度60～70m／s。
1_2實（shí）驗方法
第一次按4：1的比例將鋼丸、鋼砂加入拋丸機內，磨（mó）料循環使用（yòng），每隔一段時間，從（cóng）拋丸機內取等質（zhì）量（liàng）的磨（mó）料，分離出圓形鋼丸和棱角鋼砂，稱取二者（zhě）的（de）質量比。每次取樣時，通過錨紋測試儀，灰塵度比照表和除鏽等*對照表檢測鋼管表麵的錨紋深度（dù），灰塵（chén）度（dù）*別和鋼管表麵除鏽等*。
磨料損耗除破碎外（wài），主要為外溢流失，每隔（gé）一段時間，按（àn）損失情況向拋丸機內添加新磨料。拋丸清理機平均清理速度（dù）在8．25m2／Ⅱ1in。
2實驗結果與討論
2．1磨料的比例變化規律
鋼丸與鋼砂各自在磨料中所（suǒ）占的比例（lì）如圖1所示，隨著清理時（shí）間（jiān）的增加，鋼丸所（suǒ）占比例先下降，後略有（yǒu）上升，較後下降。磨料清理40h後，鋼丸的比例下降至0．36。鋼砂所占比例先（xiān）緩慢上升，然後略有下降，較後上升，磨料清理40h後達到了43％。產生這一變化規律（lǜ）的主要原因是由於磨料在清理鋼管表麵時，受到了拋丸輪葉片出口處的壓力，被壓裂或切削；在衝（chōng）擊鋼管表（biǎo）麵時，因吸收衝擊能量而破裂或被鋼管表麵鏽塵的微切削，磨料的粒（lì）徑和（hé）形（xíng）狀發生變化，鋼丸破裂成鋼砂，鋼砂磨去棱角形成鋼丸。磨料清理23h後，清理麵積達到11385m2，才有部分磨料粒徑降低至19m，此後粒徑低於19ITI的磨料比例呈上升趨勢。磨料清理40h後（hòu），粒徑（jìng）小於19IXm的僅增長為20％左右(見圖1)。
圖1鋼丸與鋼砂比（bǐ）例的變化情況
2_2磨料比例對鋼管表麵拋丸質量的影響
鋼管防腐過程（chéng）中，塗層（céng）與鋼管表（biǎo）麵的緊密結合是鋼管有效防腐蝕的*要條（tiáo）件之一，此時要求塗層界麵（miàn）與鋼管界麵距離盡可（kě）能小，低於5A；塗層與鋼管表麵的接觸麵積則越大越好。通過拋丸處理的方法除去鋼管表麵的鏽跡和灰塵（chén），使鋼管表麵布滿高低不平彈痕，從而形成有（yǒu）波峰波穀的粗糙表麵（miàn），即形成錨紋（wén）。鋼管表麵除鏽等（děng）*、灰塵度*別、錨紋深度經拋丸處理達到（dào）規定的要求，使鋼管表麵與塗層界麵（miàn）的接觸麵積增大，充分接觸，塗層更容易潤濕（shī）鋼管表麵閉。當鋼管表麵處理的平（píng）均速度（dù）8．25m2／min時，隨著磨（mó）料中（zhōng）鋼丸、鋼砂的比例變化，鋼管表麵的清理質量明（míng）顯變化（huà）。
2．3磨料組成（chéng）比例（lì）對除鏽等*和（hé）錨紋的影響
拋丸（wán）清理磨料中的小粒徑磨料占的比重多，鋼管表麵的覆蓋率就高，但單粒磨料的（de）衝擊力小（xiǎo），小粒徑的磨料所占比重少（shǎo），鋼管表麵的覆蓋率就低（dī），但單個磨料的衝擊力就大。當降低鋼管表麵處理速度時，也可增加鋼管表麵的覆蓋率。下麵幾組照片圖2到圖6說明了磨料比例變化時的鋼管表麵形貌的變化。圖（tú）2為磨料中鋼丸占0．9，鋼砂占0．1時，鋼（gāng）管表麵清理後的形貌圖，可以看到非常明顯的圓形彈痕，鋼管表麵覆蓋率（lǜ）沒有達到100％，部分鏽跡未清除。參照國際標準IS08501—1鋼（gāng）材表麵清潔度（dù）標準【3】，除鏽等*僅可歸（guī）為Sal*。圖中也（yě）可以（yǐ）觀察到彈痕形狀（zhuàng）呈波浪形，此時平（píng）均錨紋深（shēn）度112in，錨紋深度分布範（fàn）圍在70～134pm之間。當與塗層結（jié）合時，這種錨紋形貌就難以（yǐ）起到“咬合”塗料的機械作用
2．4磨料組成對錨紋（wén）深度的影響
鋼管經磨料清理後，表（biǎo）麵會出現細微的波峰和波穀，塗料會深入（rù）到波穀的底（dǐ）部，而波峰會咬住塗層，形成錨（máo）或者機（jī）械齒，這就是塗層與鋼管表麵錨紋的機械作用。錨紋一方麵是指錨紋的深度，一方（fāng）麵是指錨紋的（de）輪廓形狀，有（yǒu）尖角形和弧形等。鋼管表麵處理中，對錨（máo）紋的輪廓形狀（zhuàng）並不重視，但對錨紋深度卻有要求Ⅲ。呈尖角形的錨（máo）紋（wén）可與塗層間形成機械（xiè）作用力，但是太尖銳的錨紋卻是點蝕的誘因

這也是選用混合磨料處理鋼管表麵的原因。大、小粒徑和不同形狀磨料的混（hún）合使（shǐ）用（yòng），使鋼管表麵的錨紋深度（dù）與形貌均能達（dá）到塗層的（de）要求。依據本文前麵磨料比例與鋼管形（xíng）貌的分析（xī），可以看到粒徑小於19m以下的（de）磨料的增加使（shǐ）得錨紋深度逐（zhú）漸下降(如圖7所示)，但比例增加至60％時，錨紋深度卻略有提高。圖2中，錨紋深度下降至（zhì）90m左（zuǒ）右，需要粒徑小於19m的磨料的比例增加至20％以上。
圖2 錨紋深度與小（xiǎo）粒徑磨料（liào）所（suǒ）占比例（lì）的關係
3結論
除鏽等*、錨（máo）紋深度、灰塵度*別在比（bǐ）例鋼丸0．1，鋼砂（shā）0．3，800目以下0．6時達到較佳狀態，此（cǐ）時即使拋丸清理速度高（gāo）達8．25m2／min時，鋼管清（qīng）理質量保持（chí）良好（hǎo）。小粒徑磨（mó）料對鋼管表麵處理質量的影響較大。如何添（tiān）加鋼丸。鋼砂保持這一比例不再變化，需要進一（yī）步的試驗。
參考文獻
[1]劉如偉，費振義．鑄件（jiàn）拋丸清理磨（mó）料（liào）的若幹問（wèn）題辨析，鑄造（zào）．[J]1996，23—16．
[2]沈國（guó）良，影響鋼結構塗裝噴丸清理效率的（de）因素，電鍍與塗（tú）飾，[J]2008，9(27)，60-62．
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