一種用于清理金屬彎曲管路內壁的裝置及清理方法

王志良 馬銘陽 李濱

摘 要：隨著社會的飛速發展，對于產品清潔度要求越來越高，低碳鋼金屬彎管內壁清潔度越來越重要，如果金屬彎管內部不完全清理干凈，隨著時間的推移，將一步步腐蝕氧化，目前，在我廠生產汽輪機機組過程中，經常因管路清理不凈內壁氧化物掉落，而造成機組葉片劃傷，機組內部進入雜質等事故，輕則要將機組拆解檢查更換零件，重則將關鍵零件徹底報廢。為了避免此類的事故發生，現對機組低碳鋼金屬管路采用手工清理方案處理，從而大大提高了管道的清潔度，機組零部件的研傷現象基本上消除。

關鍵詞：金屬管道；彎曲；內壁清理；除銹；氧化皮

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.015

1 研究意義

鋼管的內壁清潔度對于汽輪機機組壽命及工作效率意義重大，汽輪機機組工作狀態一般均為高壓至超高壓狀態，機組的使用壽命很大程度上取決于內外連接管路的表面質量，一般認為在影響鋼管防腐能力的各種因素中，表面處理質量占比達到50%，甚至也有學者認為鋼管表面質量不好是導致機組壽命及工作效率降低的主要原因，所以提高連接管路內外表面質量，是當前的一項重要任務。

2 裝置結構及原理

2.1 難點分析

管路冷彎雖然不會破壞原來性質，不會產生氧化皮等雜質，但是需要消耗更多的彎管功率且回彈和殘余應力都有較大明顯增加，而且冷彎不能彎制曲率半徑很小的急轉彎管，有些管路不得不采用熱彎的方法實現，這樣管路里會產生金屬氧化皮等雜質，表面光潔度較差，而且熱彎時管路填沙容易粘連在管路內部，不易清理，普通的噴丸、拋丸設備根本無法到達清理位置，不具備清理彎管能力。管子在彎曲后內部的銹蝕和砂礫比較牢固，不易清理，必須選用要長度夠又要力度夠的工具，才能清理徹底。發電機組對于管路內壁清潔度要求高，清理后需要使用內窺鏡檢查清理效果。

2.2 解決措施及原理

管道物理清理技術，借助物理力作用于管道內壁上，使污垢氧化皮脫離管壁，達到清洗目的。利用拋光輪砂輪機等設備在鋼管內表面高速摩擦，產生沖擊能量，并以某種角度連續沖擊鋼管內壁，對管道內壁上銹蝕及氧化皮進行高強度打擊摩擦，通過調節電動機頻率可以改變拋光片對管壁的撞擊程度，達到清除銹蝕及氧化皮的效果。為了解決這一難題，我們制作了一個專用工具（圖1）。

2.3 實驗

根據彎曲鋼管的直徑大小，選取合適的砂輪片，將選好的拋光輪安裝在直向砂輪機上，并用軟管與插入式混凝土振動器連接牢固，即完成自制清理工具。

（1）根據清理彎管的直徑大小，選取合適的砂輪片，目前我們選用150砂布拋光輪為例進行實驗（圖2、圖3）。

（2）將需要清理管路水平擺放好，使用自制清理工具對管道內壁進行清理，手動緩慢的將砂布拋光輪漸進式推進至管內，也可小范圍來回拖動，必要時可在清理半程后從管口另一側向內推進進行清理，確保全程清理到位，不留死角。

（3）將管子分別翻轉45°、90°、180°、270°擺放好，按以上方式繼續清理，達到完全清理，不留死角的目的（圖4-圖7）。

（4）使用內窺鏡檢查實際清理效果，查找并確認未清理合格位置所處角度，翻轉相應角度后按上序方式繼續清理，直到完全清理干凈。

（5）對于清理干凈的彎管，用壓縮空氣將管道內清理下來的雜質吹出，并及時進行表面磷化處理。

管子處于傾斜角度的過程中必須注意安全，將管子固定好，放置管子滑動或傾倒。清理過程中注意觀察管子固定的是否牢固，如發現有松動則需要及時停止清理，重新固定牢靠后在進行清理工作。

2.4 實驗結果

通過自制清理裝置對彎管進行內壁清理，可以使鋼管內表面露出金屬光澤，不但徹底清理掉銹蝕、氧化皮和其他雜質，而且鋼管在砂輪片的猛烈撞擊和摩擦力作用下，還能達到涂料涂覆所需要的粗糙度，鋼管表面的物理吸附效果也有很大程度的提高。

清理前：

清理后：

3 結論

管道清理裝置有效解決了金屬管路內壁清理問題。為金屬彎曲管道內壁清理提供了一種新的思路和方法。該裝置具有能耗小，結構簡單、使用維護成本較低、使用范圍廣泛等特點，且不會造成環境污染，也不會損傷管道內壁的優點。該裝置采用金屬軟管連接，可以方便變更沖擊鋼管內壁方向，相比與傳統清理方法，能夠達到完全清理，不留死角的效果，使用簡單，無需培訓即可操作，尤其是在彎管彎曲半徑小，管子形狀復雜等應用中可以達到較為理想的除銹效果，能夠顯著提高管路內壁清潔度。

以上方法適用于以下幾種情況：

（1）管子彎曲半徑小于冷彎所規定的彎曲半徑，或者小于現有模具的彎曲半徑。

（2）管子形狀復雜或彎頭間無直線管段，不能在彎管機上固定。

（3）管壁過薄，冷彎后容易產生較大癟陷和褶皺。

（4）直徑較大或不常用的管子。

（5）管壁太厚無法冷彎時。

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作者簡介：王志良（1990-），男，山西太谷人，本科，助理工程師，從事汽輪機產品機械加工、焊接工藝研究。