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磨料组成对钢管抛丸机处理的影响

栏目:产品问答 阅读:1190

摘要:在钢管防腐过程中,钢管通过抛丸清理机进行表面处理,表面处理质量是影响防腐层质量的关键工序,在抛丸处理中,仅以单一磨料比如钢丸或者钢砂是很难清理的,必须采用混合磨料。通过探讨防腐钢管的抛丸处理中,磨料配比变化情况,小粒径磨料的增加情况,采用除锈等*、锚纹深度等对不同配比的磨料处理的钢管表面进行评价;得到了钢管表面处理的磨料中,钢丸与钢砂的比例分别为0.1和0.3,小粒径的磨料占60%时,钢管表面处理质量较佳。
关键词:抛丸处理;磨料;钢管防腐

在钢管防腐过程中,钢管通过抛丸清理机进行表面处理,表面处理质量是影响防腐层质量的关键工序。由于钢管表面的锈蚀层属于致密的氧化层,在抛丸机处理中,仅通过单一磨料比如钢丸或者钢砂是很难清理的,必须采用混合磨料。大颗粒的磨料易于击碎致密的氧化皮,但大颗粒的磨料的弹痕较深,易使钢管表面形成毛刺,表现出粗糙度较大。较小的棱角钢砂可以起到微刮削的作用,使钢管表面锚纹形状各异,提高清理效率的同时更有利于钢管与涂层的结合。
钢丸和钢砂合适的配比可使钢管表面的获得100%的除锈覆盖率和满足涂层要求的锚纹深度及锚纹形状,诸多学者认为磨料混合比例达到不变时,被处理工件表面的锚纹及清洁度将处于稳定状态。刘如伟【1]等认为磨料使用过程中,弹丸的磨损使其直径不断减小,但由于不断在添加弹丸,磨料使用一段时间达到平衡后,磨料的粒度分布基本保持不变,磨料的个数在增加。钢丸、钢砂在使用过程中,由于磨料不断的处于破碎,磨圆的过程中,钢丸、钢砂的粒径逐渐在变小,钢丸与钢砂的比例一直处于变化中。本文探讨了钢丸与钢砂在使用过程中的比例变化情况和获得良好的表面处理效果的合适比例。
1实验部分
1.1磨料性能
磨料由大亚磨料公司提供,钢丸S460,钢砂G18,其参数如表1。
表1大亚磨料参数
大亚磨料参数

钢管由沙市钢管厂提供,钢管材质X70及X65,钢管表面锈蚀等*A、B*。钢管外壁抛丸清理机为济南万通,型号HQGW14B,抛丸轮直径500ITlln,抛丸轮转速480r/min,抛射速度60~70m/s。
1_2实验方法
第一次按4:1的比例将钢丸、钢砂加入抛丸机内,磨料循环使用,每隔一段时间,从抛丸机内取等质量的磨料,分离出圆形钢丸和棱角钢砂,称取二者的质量比。每次取样时,通过锚纹测试仪,灰尘度比照表和除锈等*对照表检测钢管表面的锚纹深度,灰尘度*别和钢管表面除锈等*。
磨料损耗除破碎外,主要为外溢流失,每隔一段时间,按损失情况向抛丸机内添加新磨料。抛丸清理机平均清理速度在8.25m2/Ⅱ1in。
2实验结果与讨论
2.1磨料的比例变化规律
钢丸与钢砂各自在磨料中所占的比例如图1所示,随着清理时间的增加,钢丸所占比例先下降,后略有上升,较后下降。磨料清理40h后,钢丸的比例下降至0.36。钢砂所占比例先缓慢上升,然后略有下降,较后上升,磨料清理40h后达到了43%。产生这一变化规律的主要原因是由于磨料在清理钢管表面时,受到了抛丸轮叶片出口处的压力,被压裂或切削;在冲击钢管表面时,因吸收冲击能量而破裂或被钢管表面锈尘的微切削,磨料的粒径和形状发生变化,钢丸破裂成钢砂,钢砂磨去棱角形成钢丸。磨料清理23h后,清理面积达到11385m2,才有部分磨料粒径降低至19m,此后粒径低于19ITI的磨料比例呈上升趋势。磨料清理40h后,粒径小于19IXm的仅增长为20%左右(见图1)。 钢丸与钢砂比例的变化情况
图1钢丸与钢砂比例的变化情况
2_2磨料比例对钢管表面抛丸质量的影响
钢管防腐过程中,涂层与钢管表面的紧密结合是钢管有效防腐蚀的*要条件之一,此时要求涂层界面与钢管界面距离尽可能小,低于5A;涂层与钢管表面的接触面积则越大越好。通过抛丸处理的方法除去钢管表面的锈迹和灰尘,使钢管表面布满高低不平弹痕,从而形成有波峰波谷的粗糙表面,即形成锚纹。钢管表面除锈等*、灰尘度*别、锚纹深度经抛丸处理达到规定的要求,使钢管表面与涂层界面的接触面积增大,充分接触,涂层更容易润湿钢管表面闭。当钢管表面处理的平均速度8.25m2/min时,随着磨料中钢丸、钢砂的比例变化,钢管表面的清理质量明显变化。
2.3磨料组成比例对除锈等*和锚纹的影响
抛丸清理磨料中的小粒径磨料占的比重多,钢管表面的覆盖率就高,但单粒磨料的冲击力小,小粒径的磨料所占比重少,钢管表面的覆盖率就低,但单个磨料的冲击力就大。当降低钢管表面处理速度时,也可增加钢管表面的覆盖率。下面几组照片图2到图6说明了磨料比例变化时的钢管表面形貌的变化。图2为磨料中钢丸占0.9,钢砂占0.1时,钢管表面清理后的形貌图,可以看到非常明显的圆形弹痕,钢管表面覆盖率没有达到100%,部分锈迹未清除。参照国际标准IS08501—1钢材表面清洁度标准【3】,除锈等*仅可归为Sal*。图中也可以观察到弹痕形状呈波浪形,此时平均锚纹深度112in,锚纹深度分布范围在70~134pm之间。当与涂层结合时,这种锚纹形貌就难以起到“咬合”涂料的机械作用
2.4磨料组成对锚纹深度的影响
钢管经磨料清理后,表面会出现细微的波峰和波谷,涂料会深入到波谷的底部,而波峰会咬住涂层,形成锚或者机械齿,这就是涂层与钢管表面锚纹的机械作用。锚纹一方面是指锚纹的深度,一方面是指锚纹的轮廓形状,有尖角形和弧形等。钢管表面处理中,对锚纹的轮廓形状并不重视,但对锚纹深度却有要求Ⅲ。呈尖角形的锚纹可与涂层间形成机械作用力,但是太尖锐的锚纹却是点蚀的诱因

这也是选用混合磨料处理钢管表面的原因。大、小粒径和不同形状磨料的混合使用,使钢管表面的锚纹深度与形貌均能达到涂层的要求。依据本文前面磨料比例与钢管形貌的分析,可以看到粒径小于19m以下的磨料的增加使得锚纹深度逐渐下降(如图7所示),但比例增加至60%时,锚纹深度却略有提高。图2中,锚纹深度下降至90m左右,需要粒径小于19m的磨料的比例增加至20%以上。 锚纹深度与小粒径磨料所占比例的关系
图2 锚纹深度与小粒径磨料所占比例的关系
3结论
除锈等*、锚纹深度、灰尘度*别在比例钢丸0.1,钢砂0.3,800目以下0.6时达到较佳状态,此时即使抛丸清理速度高达8.25m2/min时,钢管清理质量保持良好。小粒径磨料对钢管表面处理质量的影响较大。如何添加钢丸。钢砂保持这一比例不再变化,需要进一步的试验。
参考文献
[1]刘如伟,费振义.铸件抛丸清理磨料的若干问题辨析,铸造.[J]1996,23—16.
[2]沈国良,影响钢结构涂装喷丸清理效率的因素,电镀与涂饰,[J]2008,9(27),60-62.
[3】ISO8501—1,涂敷油漆和有关产品之前钢质基材的预处理一表面清洁度的目测评价.

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