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高压清洗机的原理和应用

一、高压水射流清洗技术 在生产过程中,储运高压气体的高压气管,由于高温氧化而产生大量的铁氧化物,结垢后形成氧化皮。通常采用除氧化皮的方法是酸洗,表面剥皮或喷丸处理。这些传统工艺,设备庞大,耗资较多,生产效率低,处理的质量也低。高压气管使用一段时间后,在其内部的高压气体作用下,会有部分残留的金属氧化皮脱落,造成高压气管出口阀路堵塞,降低了高压气管的使用寿命和经济效益。而采用高压水射流清洗技术,能够较彻底地清除气管内壁的氧化皮,提高了高压气管的使用寿命。 高压水射流技术是利用高压水发生设备产生的高压水,通过喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流流动,从而完成清洗、切割、破碎等工作。钢管本体具有极高的抗拉、抗压和抗剪切强度,因而常温状态下,铁的氧化物与本体结合强度很低,且有大量的裂纹。 射流的效能取决于射流本身的特性和被清洗物料的结构特性,即射流与物料在切割过程中互相作用的结果。射流在空气中是一个液体锥形区域,其锥形直径随着离喷嘴距离的增大而变大。二、高压水射流对高压气管内表面的清理机理 钢管内表面的主要结垢物是氧化皮,是钢管表面在热轧过程中因高温氧化而产生铁的氧化物。铁的氧化物的线膨胀系数远远小于钢坯本体,而且质脆,随着温度的降低,其抗剪和抗拉强度都很低 (1)锥形芯部 锥形芯部液体动压是恒定值(p为液体密度,v为液体速度少,长度约为40~160倍喷嘴水力直径,它与雷诺数、喷嘴形状粗糙度等有关。 ( 2}液体及气泡部分 随着离开喷嘴的距离增大,速度递减,此时动压也随之下降。 ( 3)液滴和细射流部分 该部分射流的径向扩散程度更大,分散为液滴和微细射流。 当射流冲击固体表面时,在接触区即产生接触压力,一般投射距离越短,接触压力越大。当接触压力接近或大于粘性物料的抗压强度时,其诱导应力将使塑性物料流动,而脆性材料将会被压碎,破裂为多粒结构碎片,附着于内表面的氧化皮则会在冲击区剥落,这些碎片和氧化皮将被水流带走,即产生水切割作用.。其次,连续的射流在空气中湍动混合而扩散时,形成的液滴或细射流在冲击固体表面物料过程中,会产生局部的水击压力。此时,水击压力计算值为P= v为在液体中的音速,在水中约为1500 m/ s,它比动压值大得多。例如,射流速度:为13 m/s时,其瞬间局部水击压力可达19. 6 MPa。当冲击波产生后,冲击区液体膨胀,形成了波,并从冲击区边缘径向传入液体中,在极短时间内(t= dl2c d为液滴柱直径),到达液滴中心,压力瞬间骤降,所以它是一种水击脉冲,其持续时间极短,一般仅为几微秒。水击脉冲虽然是局部瞬间作用,但很大程度上加强了射流的冲蚀效应。 此时,高速射流的空穴现象比一般液流更易发生,大量存在的空穴气泡在接近固体表面时破裂,液体立即从外向内挤压形成高冲击波压力。不对称的破裂产生了微射流,其中一部分可能直接指向固体表面,同时产生很高的局部接触压力,起到破碎固体物料作用。 以上三种机理的综合效果,构成了连续的射流效应,使金属氧化皮碎屑不断地流动剥落破坏,完成了水力切割过程。利用上述基本原理,研究产生连续:恒定的高压射流装置,设计自动操作机构传送射流,并使之均匀地投射于高压气管内表面,这是高压水射流技术的关键,钢管内表面氧化皮清除系统分两步完成。 ( 1)在钢管进行试压成形前,将钢管固定在工作台上,喷嘴在行走机构的辅助下可以沿着轴线匀速送进,同时两个喷头与轴线成一定角度安装,利用射流自身的反冲力使喷头绕轴心旋转。这样,从喷嘴中喷出的高压水就会均匀地扫过钢管的内表面,从而完成钢管内表面氧化皮的清除工作。系统组成及工作原理 ( 2)钢管两端口试压缩口成型后,使用一个三维旋转喷头对端口热处理部分进行内表面清理,清除缩口过程中形成的氧化皮。三维旋转喷头有3个自由度,可以沿着管轴线移动和旋转,同时喷头也可绕自身轴旋转,这样射流能够触及缩口的各个角落,保证清洗质量。系统组成及工作原理四钢管内表面氧化皮清除装置系统的组成三钢管内表面氧化皮清除系统的工作流程高压气管是由无缝钢管经过两端缩口成型后制钢管内表面氧化皮清除自动生产线由主机、喷射装置冰循环装置及电控装置四部分组成原水经过净化后,被水泵送入水箱。由高压泵引出,通过高压管道、高压水阀等,喷出,形成高压水射流。水循环装置包括水箱淀池、过滤器、水泵及废水收集器等。钢管的白动上料、固定、下料及旋转喷头的白动送进由电控装置和操作台来控制。钢管内表面氧化皮清除机的主要技术参数有以下三个。 (1)高压发生器 两台电机水泵驱动的白动增压超高压水发生器,单台电机功率为180 kW,高压水排量为30L/ min,额定压力为150 MPa。 ( 2)旋转喷头 单孔可边幅超高压旋转喷头,排量为10L/ min, 2个喷嘴,额定压力为150 MPa,转速为300一1000 r/ min。 (3)控制阀 远距离电磁控制阀。 ( 1)表面处理效果好,处理可见金属本体,氧化皮清除率不低于98%,可以保证结构的安全可靠。 ( 2)射流系统使用纯水,不添加任何添加剂,同时水可以循环使用,无排放,清理下来的氧化皮也可回收再利用,整个系统不存在任何污染。 ( 3)系统简单,效率高。系统正常运转中的实际运行成本主要是电能消耗,据估算,每吨钢管需耗电35 kW?h,运行成本低。 ( 4)整个系统由计算机白动控制,喷射机构处在全封闭状态,全套高压管路采用钢管连接,具有较高的安全性。既可以适应罐体边缘板运动产生的位移,又可以防止腐蚀性介质的渗入。在罐底边缘板与混凝土基层砂浆层上,采用加弹布和弹性材料组成耐蚀保护层,可有效保护被涂基层,避免外边缘板和混凝土基座受热运动。整个作业表面用弹性材料涂装,组成储罐底外边缘板耐蚀保护层。通过多层次的保护,罐底外边缘和罐底板下部可防止腐蚀性介质的侵入。六、结束语 (1)国内储油罐底外边缘板防腐失效的原因主要是选材不当,未充分考虑边缘板在储油罐运行和环境温度变化中发生立体位移的严重性;另外,防腐结构设计不合理,如果仅对外层的保护进行处理,而不对缝隙进行防腐密封处理,就会造成防腐失效。 ( 2)储油罐底外边缘防腐蚀保护是由体系设计、材料应用、施工控制组成的有机整体,每个环节的工作只有符合规范、科学、合理的原则,才能取得满意的长效防腐效果。抗拉缓冲层。
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