鋼板表面除銹機(jī)設(shè)計

高財?shù)摚钚〔ǎ詈槌?/p>

（1.中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司，河北 秦皇島066206;2.中國石油技術(shù)開發(fā)公司 管道分公司，北京100028）

鋼板表面除銹機(jī)設(shè)計

高財?shù)?，李小波2，李洪臣1

（1.中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司，河北 秦皇島066206;2.中國石油技術(shù)開發(fā)公司 管道分公司，北京100028）

為了防止鋼板表面雜質(zhì)在鋼管焊接時落入焊縫中產(chǎn)生氣孔、夾渣等焊接缺陷，保證鋼管焊接質(zhì)量，設(shè)計開發(fā)了一種鋼板表面除銹機(jī)，該除銹機(jī)安裝在上料工序后和板探工序前，采用鋼絲碗刷機(jī)械除銹，并加裝封閉除塵設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線全自動控制。應(yīng)用結(jié)果表明，該除銹機(jī)除銹效率高，成本低，操作簡單，對周圍環(huán)境污染較小，改善了作業(yè)環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于埋弧焊管生產(chǎn)線。

焊管；鋼板；除銹機(jī)；鋼絲碗刷

Abstract:In order to prevent the impurities in steel plate surface falling into the weld during steel pipe welding,cause some welding defects such as stoma,slag inclusion and so on,ensure steel pipe welding quality,a kind of steel plate surface deruster was designed and developed.The deruster was installed after the loading process and before steel plate detection.Adopting steel wire brush to conduct mechanical descaling,and equipped with closed dust removal device,realized automatic control of the production line.The application results indicated that the deruster possessed some advantages,such as high rust removal efficiency,low cost,simple operation,less pollution to environment,improved the working environment,can be widely used in submerged arc welded pipe production line.

Key words:welded pipe;steel plate;deruster;steel wire brush

在高壓油氣輸送管道中，油氣輸送焊接鋼管占比越來越高。特別是近幾年我國油氣工業(yè)的快速發(fā)展，對輸送鋼管質(zhì)量的要求也不斷提高[1-2]。為保證鋼管焊接質(zhì)量，只在銑邊工序后安裝板邊除銹裝置，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足客戶越來越高的質(zhì)量和安全環(huán)保要求。因此，出于提高焊管質(zhì)量的長遠(yuǎn)考慮，筆者進(jìn)行了鋼板表面除銹設(shè)備和提高除銹質(zhì)量的研究。

1 鋼板表面除銹機(jī)的設(shè)計及結(jié)構(gòu)

1.1 除銹機(jī)的設(shè)計

鋼板表面除銹機(jī)是用外力連續(xù)地將鋼板表面的有害雜物進(jìn)行清除，使鋼板表面達(dá)到滿足后續(xù)加工工藝技術(shù)要求的清潔程度。從清理過程是否含水可分為干式處理法、半濕式處理法和濕式處理法3種。從除銹方法上可分為機(jī)械除銹和化學(xué)除銹兩大類[3]。一般常見的除銹方法有拋丸法、噴砂法、鋼絲刷等工具除銹法、高壓水沖洗法、酸洗法、火焰法等[4-7]。由于直縫生產(chǎn)線整體布局限制，采用高壓水沖洗和噴砂、噴丸法都沒有足夠的設(shè)備安裝空間，從具體生產(chǎn)特點(diǎn)來看，采用鋼絲碗刷配合除塵器的工藝方案是除銹機(jī)設(shè)計的首選方案[8]。該方法為干式處理法，制造成本低，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用少，廣泛應(yīng)用于直縫和螺旋埋弧焊管生產(chǎn)中。

除銹機(jī)清除的對象主要是鋼板表面粘附的易于清理的鐵銹、泥土及其他附著物，包括氧化皮等粘附極其牢固的污物，避免其在鋼管焊接時落入焊縫中產(chǎn)生氣孔、夾渣等焊接缺陷。同時，減少在預(yù)彎、成型等后續(xù)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生粉塵等污染。該設(shè)備設(shè)計安裝在上料工序后和板探工序前，這樣可以減少對鋼板探傷設(shè)備的磨損。除銹機(jī)電機(jī)為Y100L2-4型，每臺電機(jī)最多帶6個鋼絲碗刷，每個碗刷負(fù)載5 kg，電機(jī)和鋼絲碗刷以及鋼絲碗刷之間使用同步帶傳動。設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 鋼板除銹機(jī)設(shè)計參數(shù)

1.2 除銹機(jī)結(jié)構(gòu)組成

鋼板表面除銹機(jī)由立柱、頂梁、上橫梁、下橫梁、底梁、端梁、除塵器以及升降油缸等液壓元件組成，如圖1所示。頂梁、底梁和上、下橫梁均采用焊接結(jié)構(gòu)，組成一個有足夠強(qiáng)度和剛度的框架。上、下橫梁裝有鋼絲碗刷，每個橫梁上各布置2排鋼絲碗刷，共41個，上橫梁結(jié)構(gòu)如圖2所示。靠近電機(jī)側(cè)的21個為固定式鋼絲碗刷，其余20個為漲緊式鋼絲碗刷，碗刷的安裝方向同鋼板前進(jìn)方向垂直。每個橫梁有7臺電機(jī)，中間的一臺電機(jī)控制5個碗刷，其余的控制6個碗刷[9-10]。鋼絲碗刷由電機(jī)經(jīng)過同步帶驅(qū)動進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，鋼絲碗刷的壓下量可以通過仿形輥進(jìn)行調(diào)整。工作時，上、下橫梁同時接觸鋼板，鋼板在輥道上以勻速直線運(yùn)動，鋼絲碗刷在油缸作用下始終保持5 kg的壓力與鋼板接觸，以達(dá)到最佳的除銹效果，刷掉的銹粉被除塵器吸走。

圖1 鋼板表面除銹機(jī)結(jié)構(gòu)

圖2 鋼板表面除銹機(jī)上橫梁結(jié)構(gòu)

2 除銹機(jī)控制方式

電氣控制要求有自動、手動兩種控制方式。手動用于設(shè)備檢修或調(diào)試，自動應(yīng)用于生產(chǎn)。自動控制方式工作過程為：當(dāng)除銹機(jī)入口的傳感器檢測到鋼板時，上、下橫梁的電機(jī)啟動，鋼絲碗刷開始旋轉(zhuǎn)，同時除塵器啟動，然后上下橫梁在油缸的驅(qū)動下降落或上升至工作位置[11]。當(dāng)鋼絲碗刷接觸到鋼板時，開始除銹工作。隨著鋼板的行進(jìn)，當(dāng)鋼板尾端通過除銹機(jī)出口的傳感器時，上、下橫梁后退到上下限位，鋼絲碗刷停止轉(zhuǎn)動，除塵器延時1 min停止吸塵，同時發(fā)出除銹完成信號[12]。除銹機(jī)電氣控制流程如圖3所示。

圖3 除銹機(jī)電氣控制流程

3 除銹機(jī)技術(shù)特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）設(shè)計制作的鋼板表面除銹機(jī)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高，鋼絲碗刷成本低，使用壽命長，除銹效果好。除銹機(jī)采用變頻電機(jī)，其控制流程如圖4所示。在生產(chǎn)中可以根據(jù)不同批次鋼管的銹蝕情況進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳除銹效果。同步帶輪采用楔形漲緊機(jī)構(gòu)，通過調(diào)整漲緊楔塊的位置來保證同步帶處于良好工作狀態(tài)。

圖4 鋼板除銹機(jī)調(diào)速機(jī)構(gòu)、帶輪漲緊機(jī)構(gòu)示意圖

（2）使用仿形輪裝置，降低液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的成本，如圖5所示。上、下橫梁各對稱安裝4個仿形輪，一是可以簡化液壓控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，大大降低設(shè)備的投資；二是根據(jù)鋼絲碗刷的磨損程度，很容易進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，使鋼絲碗刷與鋼板的接觸力始終保持不變。

（3）配套全封閉除塵設(shè)備，鋼管除銹過程的粉塵統(tǒng)一收集，極大減少對周圍環(huán)境的污染。

圖5 鋼板除銹機(jī)仿形輪示意圖

4 現(xiàn)場應(yīng)用

對設(shè)計的除銹機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，現(xiàn)場應(yīng)用照片如圖6所示。可以徹底清除鋼板表面附著的鐵銹等污物，鋼板表面較為整潔，清除的銹粉、氧化皮等污物由除塵設(shè)備吸走，不對后續(xù)工序產(chǎn)生粉塵污染，對周圍環(huán)境無影響。

圖6 鋼板表面除銹機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用照片

5 結(jié) 論

（1）從現(xiàn)場應(yīng)用情況看，設(shè)計的鋼板表面除銹機(jī)具有除銹效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便、操作簡單、投資和使用成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用直縫和螺旋埋弧焊管生產(chǎn)線上的鋼板或鋼卷除銹，具有較好的推廣價值。

（2）鋼板表面除銹機(jī)提高了進(jìn)入生產(chǎn)線鋼板的表面質(zhì)量，為后續(xù)工序提供良好的工況，保障了鋼管的焊接質(zhì)量。該鋼板表面除銹機(jī)代替人工除銹，提高了除銹效率。

[1]劉伯海.GCX-1型鋼管除銹機(jī)的研制與應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2011（5）:88-89.

[2]解慶,馬永剛.油套管生產(chǎn)線設(shè)計[J].石油礦場機(jī)械,2010,39（9）:45-48.

[3]蘇春海.涂裝前的鋼結(jié)構(gòu)表面除銹[J].施工技術(shù)與施工設(shè)備,2002（1）:79-81.

[4]杜宇軒.鋼絲刷徑向可調(diào)除銹機(jī)設(shè)計與研究[J].金屬制品,2014,40（2）:38-40.

[5]張萬峰,葛宰林,張小賓.小口徑鋼管內(nèi)壁振動除銹工藝[J].現(xiàn)代制造工程,2008（1）:72-74.

[6]廣德春,葛宰林,張迎輝,等.小口徑鋼管內(nèi)壁振動除銹工藝原理及試驗(yàn)分析[J].大連交通大學(xué)學(xué)報,2010,31（1）:26-29.

[7]張黎霞.金屬表面高壓水清洗機(jī)除銹技術(shù)[J].清洗世界,2005,6（21）:26-28.

[8]羅智勇,鄒進(jìn)鋼.結(jié)構(gòu)工程中的焊縫除銹技術(shù)及質(zhì)量控制[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2004（12）:11-13.

[9]馬永剛.鋼管作業(yè)線用壓輥式除銹機(jī)研制及應(yīng)用[J].石油礦場機(jī)械,2013,42（7）:73-75.

[10]李群英,龔邦明.鋼軌除銹機(jī)的研制[J].機(jī)械制造與自動化,2008,37（5）:88-90,98.

[11]黃雀群,龔邦明,王菲菲,等.鋼軌除銹機(jī)的研制[J].重型機(jī)械,2008（3）:23-27.

[12]李建明,鄧志偉,付雪強(qiáng),等.管端除銹設(shè)備自動控制設(shè)計[J].焊管,2012,35（12）:42-44.

Steel Plate Surface Deruster Design

GAO Cailu,LI Xiaobo,LI Hongchen
（1.Zhongyou BSS(Qinhuangdao)Petro-pipe Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066206,Hebei,China;2.Pipeline Branch,China Petroleum Technology&Development Corporation,Beijing 100028,China）

TG441.1

A

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.06.009

2016-10-25

編輯：李 超

高財?shù)摚?982—），男，碩士，機(jī)械工程師，主要從事直縫埋弧焊管生產(chǎn)線的設(shè)備管理工作。