激光清洗工藝在核島安裝工程支架預制中的應用分析

鄭軍 劉文先 羅林 楊祥金 劉城 于天石

摘 ? 要：本文旨在對激光表面清洗工藝引進核島安裝工程的研究，核島安裝工程中支架工件量大，鋼材表面的雜質清洗是支架施工的關鍵程序之一，直接影響到工程的質量和進度。傳統的清洗工藝，工人勞動強度高，清洗效率低;清洗質量很大程度上取決于清洗工人的個人技能水平，不易控制。而激光清洗其清洗質量好、效率高、易操作等優點，加之國內激光清洗機裝備水平的提高，所以在核島安裝工程中引進激光清洗設備顯得尤為重要。

關鍵詞：核島安裝工程激光清洗工藝支架預制 ?RCC-M ?標準

中圖分類號：F426 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0101-02

激光清洗是指在碳鋼支架的預制過程中，采用激光清洗[1]工藝，具有雜質清除率高、清洗效率高、節省用工成本、清洗質量高的特點。目前主要應用于船廠、化工等行業的碳鋼表面銹蝕層清洗作業。

1 ?核島安裝工程支架預制車間的清洗現狀

核島安裝碳鋼預制車間經過改革創新，由原本的環境差、工作效率慢、人工勞動量大等條件變成現在的環境好、部分工作效率加快、人工勞動量減輕等，在核島安裝項目部乃至整個公司都成為核島安裝預制車間標桿。從核島安裝碳鋼預制車間改革可以看出，改變創新的都是清洗條件、搬運工具、設備擺放方式和一些新的工器具的使用，但最根本清洗方式并沒有變化，仍然是相對傳統的清洗方式。對于打磨清洗工人來講，仍然是要用傳統的磨光機清洗、傳統的手動磨光機清洗。傳統的磨光機清洗限制了碳鋼支架預制車間的工作效率。

2 ?傳統清洗的缺點

2.1 生產效率低、易造成事故

磨光機清洗銹蝕層是手動打磨為整個過程，效率低、勞動強度大。而化學藥劑清洗對環境污染比較嚴重，如果控制不當的話易造成大范圍的化學危害事故。

2.2 鋼材表面雜質清洗質量依賴工人的操作技能

鋼材表面雜質清洗質量依靠清洗工人的操作水平，操作技能較低的清洗工人清洗質量較低，清洗質量達不到要求，不論是再次清洗還是返修都會造成不必要的損失和浪費。

2.3 培養技能合格的清洗工人花費大

一名核島安裝的鋼材表面雜質清洗工人培養長大約在三個月左右，到能熟練地清洗不銹鋼支架、油漆支架需要更長時間，由于培養周期長并不能滿足核島安裝施工的進程。

3 ?高效激光清洗機的引用

3.1 激光清洗機操作工的條件

激光清洗機操作工應具有磨光機清洗經驗和經過激光清洗機操作培訓，清洗操作熟練，可熟練操作激光清洗設備，了解激光設備日常維護保養知識。

3.2 激光清洗機的設備和儀器

型號：ML-MF-200H-LC-DBM-1清洗機。

3.3 高效激光清洗機的工作環境

高效激光清洗機工作中：周圍環境溫度-10℃～40℃，濕度≤90%，高效清洗機現場要求無漂浮鐵屑和塵土。

4 ?高效激光清洗機的優點

4.1 清洗質量高

激光清洗工藝其清洗原理為利用污染層吸收激光發射束的能量，形成急劇膨脹的等離子體產生沖擊波使污染層被沖擊成碎片或吸收能量燃燒從而被剔除。激光清洗機由于本身的性質，清洗時清洗寬度和清洗功率不變，高效激光清洗機會處于一個穩定工作狀態，這就導致了清洗雜質的質量都基本一致，雜質清洗的質量也就上升了，核島安裝中對雜質清洗的檢驗RCC-M中有著高要求，經過試驗高效激光清洗機清洗的質量滿足核島的安裝標準。

4.2 清洗效率高

根據科研小組試驗與總結，高效激光清洗機對不同的管徑和材質，都總結了標準的清洗參數。高效激光清洗機操作只需在程序中調整清洗參數便可以開始清洗，這樣集成方式在保證雜質清洗質量且加快了生產效率，加快了預制安裝施工進度。

4.3 高效激光清洗機操作系統

高效激光清洗機操作經短期培訓就可以熟練操作機器，操作機器是改變機頭方向來控制整個清洗過程，清洗時只需移動清洗機頭便可以使得整個清洗完成，這樣操作簡單且使用時間長并不會很疲憊，從操作上也增加了生產效率。

4.4 獨特的雜質清洗方式-激光清洗

高效激光清洗機有著它獨特的清洗-激光清洗，激光清洗的特點是激光清洗光束均勻，這對于碳鋼支架和鍍鋅板的清洗有著很大的作用，清洗光束均勻保證了母材清洗的均勻，這有助于節約人工。

5 ?高效激光清洗機實驗

經長時間的實驗，使用高效激光清洗機對不同材質不同管徑的支架和地板進行了清洗（對清洗出來不同材質，不同管徑的碳鋼管），并且探傷和液體滲透都取得了合格。

以Φ60.3×5.54的碳鋼管清洗銹蝕層[2]為例，清洗步驟如下所示。

5.1 管件的安裝

激光清洗的位置為空間斜45°碳鋼管清洗分布如圖1。

5.2 清洗參數

碳鋼管采用游標卡尺（0～300mm）進行測量，經研究正確清洗參數如表1。

清洗完成后清洗表面質量良好，目視檢測合格，無損檢測標準采用RCC-M 2000及2002補遺1級檢測標準，理化實驗采用GB/T 700和RCC-M 2000及2002補遺，各項試驗數據都在標準范圍之內，具體檢測結果見表2。

科研小組后期檢測清洗試件，其滿足后期噴砂防腐要求。對激光清洗試件進行TIG焊接和手工焊焊接試驗，采用RCC-M 2000及2002補遺1級標準進行無損檢測，其結果滿足核島安裝要求。

6 ?結語

激光清洗工藝經過科研小組持續研究，在完成對清洗各項參數的確定后，對核島安裝施工現場及預制車間進行了大范圍應用。

發現當雜質清除率要求在90%以上時，激光清洗銹蝕層材質規格為：Q235B（Φ60.3×5.54），清洗效率為811.466mm2/min;清洗鍍鋅層規格為：基材為Q235B（e=10mm熱鍍鋅板），清洗效率為285.7143mm2/min;清洗油漆層材質規格為：Q235B（12#槽鋼噴涂一層油漆層），清洗效率為2940mm2/min;清洗油污層材質規格為：Z2CN8-10（Φ60.3*8.74不銹鋼管），清洗效率為1262.28mm2/min;其效率都高于傳統清洗方式，雜質清洗質量穩定，研究中發現特別相對于一些支架傳統清洗較困難的疑難位置和大規模的雜質清洗，激光清洗優勢更加明顯。經統計激光清洗工件隨著工件清洗面越平整，其清洗效率會越高，清洗質量也會越高，且易于后期車間流水線的制作。清洗過程中采用噪音計和粉塵測量儀，對傳統磨光機清洗過程和激光清洗過程對比，噪音減少了25dB，粉塵值降低了50%，勞動環境得到了大幅提升。

激光清洗工藝[1]和傳統的手工磨光機清洗相比有很大優勢，進行系列清洗工藝研究和車間現場推廣，確定了高效激光清洗機在核島安裝工程支架預制的可用性，形成了成熟清洗工藝，提高核島安裝清洗工作效率，并為下一步激光清洗更多領域應用打下堅實基礎。

參考文獻

[1] 任志國，吳昌忠.低碳鋼的激光除銹機理及表面性能研究[J].光電工程，2017，44（12）：1210.

[2] 楊明昆，周仿榮.激光除銹技術及其發展現狀[J].清洗世界，2018，34（10）：38.