小孔径金属管道内壁振动除锈工艺试验

论文摘要

金属管道在现代工业和国民经济中仍然发挥着重要的作用,金属管道腐蚀给国民生产带来的危害巨大。对管道内壁表面涂层可以提高管道的耐腐蚀性能,在涂层之前必须通过预处理工序将金属表面的锈斑、氧化皮等清除干净。小孔径金属管道内壁除锈一直是表面处理技术上的难题,传统的除锈方法主要有喷砂法、酸洗法、机械法等,存在作业量大、成本高、生产环境恶劣、深处锈斑难以除掉、除锈质量不稳定、除锈不彻底、效率低等问题。针对这些问题,本文提出一种创新的除锈工艺,主要利用预放置在管道内的振动粒子产生的能量,冲击金属管道内壁的锈斑,从而达到消除管道内壁锈斑的目的。课题研究完成的主要工作:1)结合金属腐蚀机理以及现代表面工程技术中的涂层技术,分析小孔径金属管道内壁表面振动除锈的工艺原理及机构运动原理方案;2)基于振动理论建立单磨粒冲击管道内壁的数学模型及分析;3)结合课题试验要求,利用工程设计软件CAD和PRO/E设计工装并改造了振动试验台,使之能够实现垂直、水平方向上的振动,满足试验要求;4)通过小孔径(内径小于100mm)管道内壁垂直和水平等各项振动试验及分析工作,分析合理的工艺参数(频率、振幅、磨粒大小,振动时间、装填量等),以满足现代企业对管道内表面前处理效果的要求。技术创新特点1.技术特点:1)主要适用于直径<100mm、机械除锈、喷砂除锈工艺无法替代的小口径长管道内壁表面除锈工艺;2)磨料可以重复利用;3)无酸碱废液、粉尘污染;4)一次装夹可加工多个管道,加工效率高;5)管道内壁通过冲击处理清除锈斑的同时,表面产生压应力,表面组织晶粒细化,提高耐腐蚀能力。2.新技术已经获得国家实用新型专利(专利号:zl 200620091944.5),正在申报国家发明专利。小孔径管道内壁表面振动除锈是一种新的管道内壁除锈工艺,通过我们课题研究的试验表明,振动除锈新工艺对小口径管道内壁具有较为理想的除锈效果。通过分析管道粒子运动数学模型确定了影响振动除锈试验效果的主要工艺参数,通过工艺试验分析各种参数对除锈效果的影响,可以为工厂提供有益的参考和借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 金属腐蚀与表面工程技术
• 1.1 金属腐蚀
• 1.1.1 金属腐蚀的定义和危害性
• 1.1.2 金属腐蚀的主要种类
• 1.1.3 金属腐蚀的形态和特征
• 1.2 表面工程技术
• 1.2.1 涂层表面预处理
• 1.2.2 表面预处理方法
• 1.2.3 表面预加工
• 1.2.4 表面除锈
• 本章小结
• 第二章 振动试验的发展和振动除锈工艺原理分析
• 2.1 金属管道内壁表面除锈问题的提出
• 2.2 振动试验的发展状况
• 2.3 振动除锈工艺原理及方案
• 2.3.1 振动除锈工艺原理
• 2.3.2 振动除锈方案
• 本章小结
• 第三章 振动粒子冲击管道数学模型及分析
• 3.1 振动粒子冲击管道数学模型
• 3.1.1 振动粒子垂直冲击管道数学模型
• 3.1.2 振动粒子水平冲击管道数学模型
• 3.1.3 振动粒子综合冲击管道数学模型
• 3.2 影响因素及规律分析
• 本章小结
• 第四章 振动试验台改装设计
• 4.1 振动试验台改装设计
• 4.1.1 振动试验台
• 4.1.2 试验台工装改造
• 4.2 改装后的试验台实验设备
• 4.2.1 试验气泵
• 4.2.2 自动往复气缸
• 4.2.3 节流阀
• 4.2.4 调压阀
• 4.3 试验台振动机理
• 本章小结
• 第五章 小孔径金属管道内壁振动除锈工艺试验及分析
• 5.1 振动试验准备工作
• 5.2 小孔径金属管道内壁振动除锈工艺试验操作
• 5.3 振动除锈效果图片总体比较分析
• 5.3.1 振动除锈效果宏观比较分析
• 5.3.2 振动效果宏观表面形貌比较分析
• 5.4 振动除锈效果具体图片比较与分析
• 5.4.1 石英砂与铁砂振动除锈效果比较分析
• 5.4.2 垂直振动除锈效果比较分析
• 5.4.3 水平振动除锈效果比较分析
• 5.4.4 垂直水平综合振动效果比较分析
• 本章小结
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢