激光除銹在海洋工程建造領域的應用
2021-03-12 01:07:27
hualin
海洋(yang)石油鋼結構物(wu)主要用(yong)(yong)于海上油氣(qi)資源勘探、開發，在(zai)建造過程(cheng)中，場(chang)地(di)油漆(qi)修補表(biao)面(mian)處理的(de)(de)(de)傳統方式大多采用(yong)(yong)干(gan)式噴(pen)(pen)砂、動力(li)工具打(da)磨(mo)等(deng)(deng)，而(er)干(gan)式噴(pen)(pen)砂及打(da)磨(mo)過程(cheng)會產(chan)生大量粉(fen)(fen)塵(chen)，工人(ren)在(zai)施工過程(cheng)中極(ji)易吸(xi)入噴(pen)(pen)砂粉(fen)(fen)塵(chen)或打(da)磨(mo)過程(cheng)產(chan)生的(de)(de)(de)漆(qi)渣、鐵銹粉(fen)(fen)塵(chen)等(deng)(deng)，存在(zai)較大職業(ye)病風(feng)險(xian)危害，同(tong)時由于噴(pen)(pen)砂及打(da)磨(mo)過程(cheng)通常采用(yong)(yong)壓縮(suo)空氣(qi)作(zuo)為動力(li)，也(ye)存在(zai)高壓氣(qi)體傷人(ren)或者磨(mo)料傷人(ren)的(de)(de)(de)風(feng)險(xian)。
同(tong)時，受限于國內(nei)嚴峻的(de)(de)(de)環(huan)(huan)保形勢，各地均制定了(le)不同(tong)標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)環(huan)(huan)保相關法(fa)律法(fa)規，嚴峻的(de)(de)(de)環(huan)(huan)保要求致使(shi)干式噴(pen)砂的(de)(de)(de)使(shi)用越(yue)來(lai)(lai)越(yue)局限，進(jin)而給總裝場(chang)地油(you)漆(qi)修(xiu)補表面處(chu)(chu)理帶(dai)來(lai)(lai)極大的(de)(de)(de)考(kao)驗(yan)。為了(le)緩解傳統(tong)表面處(chu)(chu)理方式存在(zai)的(de)(de)(de)弊端，越(yue)來(lai)(lai)越(yue)多的(de)(de)(de)公(gong)司開始著手(shou)研究(jiu)新技(ji)(ji)術(shu)新工藝(yi)在(zai)海洋(yang)(yang)工程(cheng)平臺建造過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用，近年來(lai)(lai)，激(ji)光(guang)除銹技(ji)(ji)術(shu)、高壓水噴(pen)射技(ji)(ji)術(shu)得以(yi)應(ying)(ying)用，本文針對激(ji)光(guang)除銹技(ji)(ji)術(shu)探(tan)究(jiu)其在(zai)海洋(yang)(yang)工程(cheng)建造領(ling)域的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用。
設備簡(jian)介(jie)
本次實驗測(ce)試所使(shi)用的儀器(qi)為激光清洗(xi)設備，型(xing)號(hao)：P-LASER QF-50，如圖(tu)1所示。
圖1 激光(guang)清洗設備P-LASER QF-50
激光清洗設(she)備應用領(ling)域
（1）金屬或(huo)者玻(bo)璃(li)表面涂(tu)覆層去除，快速除漆(qi)；
（2）快速除(chu)銹及(ji)各種氧化物；
（3）去(qu)除油(you)脂、樹(shu)脂、膠、粉塵(chen)、污漬、生產殘渣(zha)；
（4）金屬表面(mian)粗糙化；
（5）焊接(jie)(jie)前或粘(zhan)合前脫漆、除(chu)銹、去(qu)油(you)污，焊接(jie)(jie)后氧化物、殘渣(zha)處理；
（6）模(mo)具清洗，如輪胎模(mo)具、電子模(mo)具、食品模(mo)具；
（7）精(jing)密部件生產(chan)加工后油污去除；
（8）核電部件維修的快速清理；
（9）航空航天兵器(qi)，船舶生產(chan)或維護(hu)過程中的氧化物處(chu)理，除漆、除銹；
（10）狹小空間金(jin)屬表面清洗。
激(ji)光除銹原理
激(ji)光清(qing)洗技術是指利用(yong)高頻高能(neng)激(ji)光脈沖照射工件(jian)表面(mian)，涂(tu)覆層可以瞬(shun)間吸收聚集的(de)(de)(de)激(ji)光能(neng)量，使表面(mian)的(de)(de)(de)油污(wu)、銹斑(ban)或涂(tu)層發生(sheng)瞬(shun)間蒸發或剝離，高速(su)有效地清(qing)除表面(mian)附著物或表面(mian)涂(tu)層的(de)(de)(de)清(qing)潔方式，而作用(yong)時間很短的(de)(de)(de)激(ji)光脈沖，在適(shi)當(dang)的(de)(de)(de)參數下不會傷害金屬基材(cai)。
激光清(qing)洗(xi)是(shi)基于(yu)激光與物(wu)質(zhi)相互作用效應的(de)(de)一項新技(ji)術，與傳(chuan)統的(de)(de)機械(xie)清(qing)洗(xi)法、化學清(qing)洗(xi)法和(he)(he)超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗(xi)法（濕清(qing)洗(xi)工(gong)藝）不(bu)同，它不(bu)需要任何破壞臭氧層的(de)(de)CFC類有機溶(rong)劑，無(wu)污染，無(wu)噪(zao)聲(sheng)，對人(ren)體和(he)(he)環境無(wu)害，是(shi)一種“綠色”清(qing)洗(xi)技(ji)術，除銹原理見圖2。
圖2 P-LASER QF-50除(chu)銹原理示意圖
除銹測試
在結構預制車間(jian)選取一(yi)塊(kuai)未(wei)經噴砂等(deng)表面處(chu)理過(guo)的原(yuan)始(shi)鋼板進行實(shi)驗作業，選取15 cm×10 cm區域作為激(ji)光清理區域，如圖3所示(shi)。
圖3 待(dai)激光除銹的原始鋼板(ban)
對(dui)圖3所示原始(shi)鋼板進行(xing)激光(guang)除銹作業，達到(dao)檢驗標準后，測試(shi)處(chu)理區域粗糙度、油漆附著力等參數。圖4為正在對(dui)待(dai)處(chu)理原始(shi)鋼板進行(xing)激光(guang)除銹工作，圖5為處(chu)理后達到(dao)檢驗標準后的效果。
圖4 對原始鋼(gang)板進行激光除銹 ; 圖5 激光除銹后(hou)效果(guo)
對(dui)經(jing)過激光(guang)除銹(xiu)后(hou)的原始(shi)鋼板(ban)進行(xing)涂裝，首先(xian)對(dui)處理后(hou)的區(qu)域(yu)全(quan)部刷Intersheild300底(di)漆，待(dai)底(di)漆干后(hou)再行(xing)選(xuan)擇其中一半區(qu)域(yu)刷Intersheild300中漆，隨(sui)后(hou)放置(zhi)兩周時(shi)間(jian)，待(dai)完全(quan)干透后(hou)進行(xing)拉(la)拔(ba)(ba)試驗，本次實驗采用機械拉(la)拔(ba)(ba)的方法。
圖(tu)6 檢驗人員(yuan)進行拉拔試驗
從拉(la)拔(ba)試(shi)驗(yan)結果(guo)可以(yi)看(kan)出，本(ben)次底漆(qi)拉(la)拔(ba)應(ying)力(li)為10 MPa，底漆(qi)與基材之間完全剝(bo)離，滿足(zu)項目要求(qiu)的機械拉(la)拔(ba)應(ying)力(li)大于4 MPa的要求(qiu)。
從中(zhong)漆(qi)拉拔(ba)試驗結果(guo)可以看出，本次拉拔(ba)應(ying)力為7 MPa，中(zhong)漆(qi)與底漆(qi)之間完(wan)全剝(bo)離，滿足(zu)項目要求的機械拉拔(ba)應(ying)力大于4 MPa。
另外還進行了涂料燒糊位置的(de)除銹測試(shi)。
結 語(yu)
?激(ji)光(guang)除(chu)銹儀是(shi)利用高頻(pin)高能(neng)激(ji)光(guang)脈沖照射(she)工件表(biao)面，涂覆層(ceng)可以(yi)瞬(shun)間(jian)吸收聚集的激(ji)光(guang)能(neng)量，使表(biao)面的油污、銹斑(ban)或涂層(ceng)發生(sheng)瞬(shun)間(jian)蒸發或剝離(li)，其基(ji)本不改變基(ji)材表(biao)面微觀形(xing)態，但是(shi)經過激(ji)光(guang)除(chu)銹后的涂層(ceng)與基(ji)材表(biao)面的附著力(li)較(jiao)大，經過測試，其能(neng)夠滿足(zu)該(gai)項目機械拉(la)拔不小于4MPa的要求；
本(ben)次實驗(yan)所采(cai)用(yong)的激光(guang)除銹儀由于(yu)(yu)功(gong)率(lv)相(xiang)對(dui)較小，其對(dui)于(yu)(yu)燒糊位(wei)置返(fan)銹區域的處(chu)(chu)理(li)功(gong)效較高，能(neng)夠達(da)到2.52m2/工日，但對(dui)于(yu)(yu)完(wan)整涂層及原始鋼材表(biao)面氧化(hua)層的處(chu)(chu)理(li)功(gong)效相(xiang)對(dui)較低，建議采(cai)用(yong)功(gong)效較高的激光(guang)除銹儀。