針對西氣東輸三線大口徑管道工程人工噴砂除銹困難及人工噴砂除銹存在易損傷補(bǔ)口區(qū)外的防腐層、工人勞動強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、污染嚴(yán)重、除銹間斷有遺漏、砂料浪費嚴(yán)重、除銹質(zhì)量受人為影響等諸多問題，將自主研發(fā)的自動噴砂除銹設(shè)備應(yīng)用于西氣東輸三線西段工程的防腐補(bǔ)口施工中。闡述了管道噴砂除銹機(jī)理、管道自動噴砂除銹裝置組成及工作原理、管道自動噴砂除銹執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成及工作原理、裝置性能參數(shù)及管道表面處理工作要求，為管道噴砂除銹技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供參考依據(jù)。工程應(yīng)用證明，管道自動噴砂除銹裝置可有效解決人工噴砂存在的系列問題，且性能穩(wěn)定、自動化程度高、操作簡單、野外環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，除銹質(zhì)量滿足要求，有效節(jié)約工時，砂料的循環(huán)利用可節(jié)約施工成本，切實保障西氣東輸三線管道工程的順利施工及管道的安全運營。

1、前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步與能源需求的不斷增長，油氣資源輸送管道向著高鋼級、大口徑、大壁厚、高壓力的方向發(fā)展。X80 Ф1219mm 鋼管在西氣東輸二線部分干線工程建設(shè)應(yīng)用之后，又被應(yīng)用于西氣東輸三線管道工程的支干線建設(shè)中。X80 Ф1219mm 鋼管、X80Ф1422mm 鋼管，甚至X90、X100、X120 鋼級大口徑鋼管將被更多地應(yīng)用于未來油氣管道工程建設(shè)中，發(fā)揮其無可替代的作用。然而，隨著管道口徑的不斷增大，關(guān)乎管道使用壽命的防腐補(bǔ)口工序中的管道表面處理變得愈加困難，且現(xiàn)有管道表面處理方式多為人工開放式噴砂除銹。該方式存在易損傷補(bǔ)口區(qū)外的防腐層、粉塵嚴(yán)重污染環(huán)境、工人勞動強(qiáng)度極高、工作環(huán)境惡劣、砂料浪費嚴(yán)重、除銹質(zhì)量受人為控制、除銹有遺漏、表面清潔度不均等問題，尤其對大口徑天然氣管道而言，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認(rèn)為人工開放式噴砂除銹的問題更為突出和嚴(yán)重。針對以上問題，中國石油天然氣管道科學(xué)研究院研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的管道自動噴砂除銹設(shè)備，并在西氣東輸三線管道工程建設(shè)中得以工業(yè)化應(yīng)用。

2、管道自動噴砂除銹裝置組成與工作原理

　　2.1、管道噴砂除銹機(jī)理

　　管道噴砂除銹以壓縮空氣為動力，將磨料( 噴丸玻璃珠、鋼砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂等) 高速噴射到待處理的管道表面，利用磨料本身的硬度、沖擊韌性和棱角，將管道表面的各種銹跡除去。由于磨料的沖擊和切削作用，管道表面的機(jī)械性能得到進(jìn)一步改善，抗疲勞性提高，管道表面和涂層之間的附著力增加，涂膜的耐久性延長，亦利于涂料的流平和裝飾，在清除掉表面的雜質(zhì)、雜色及氧化層的同時，使介質(zhì)表面粗化，減少基材表面的殘余應(yīng)力，提高基材表面硬度。

　　2.2、管道自動噴砂除銹裝置組成

　　管道自動噴砂除銹裝置主要由履帶工程車、空壓機(jī)、噴砂機(jī)、自動噴砂除銹執(zhí)行機(jī)構(gòu)及自動控制系統(tǒng)等組成。履帶工程車用于自動噴砂除銹系統(tǒng)在施工現(xiàn)場的靈活移動及提供電力; 空壓機(jī)主要提供壓縮空氣; 噴砂機(jī)負(fù)責(zé)提供磨料及噴砂; 自動噴砂除銹執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)天然氣管道管口全位置的自動除銹; 自動控制系統(tǒng)用于控制管道自動噴砂除銹裝置實現(xiàn)管口自動除銹的所有動作。

　　2.3、工作原理

　　管道自動噴砂除銹裝置如圖1 所示。

圖1 管道自動噴砂除銹裝置結(jié)構(gòu)

　　開啟履帶工程車，帶動車載發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，通過配電箱與自動控制系統(tǒng)為真空泵、電磁閥、電機(jī)等供電。開啟空壓機(jī)，壓縮空氣經(jīng)油水分離器分別給砂閥助吹器、三通、反吹儲氣罐供氣。啟動控制系統(tǒng)上的噴砂按鈕，連接三通的電磁閥開啟，電磁泄壓閥關(guān)閉，壓縮氣體流經(jīng)三通，在壓縮氣體作用力下，鋁質(zhì)密封球與砂料回收倉口的橡膠密封墊形成密封，壓縮空氣在儲砂倉內(nèi)形成一定壓力，推動鋼砂經(jīng)砂閥、儲砂罐及噴槍作用于補(bǔ)口區(qū)管道表面。同時，在真空泵的作用下，鋼砂及粉塵經(jīng)回收管到達(dá)分離系統(tǒng)，鋼砂經(jīng)分離系統(tǒng)、篩網(wǎng)進(jìn)入砂料回收倉以供循環(huán)利用，粉塵經(jīng)回收氣管路并在濾芯的過濾下落入回收箱，并定期清理。待一道管口除銹結(jié)束后，按動噴砂停止按鈕，連接三通的電磁閥關(guān)閉，電磁泄壓閥開啟，排出儲砂倉中的壓縮空氣，鋁制密封球落下，砂料回收倉中的鋼砂進(jìn)入到儲砂倉。待工位移動到下一道補(bǔ)口區(qū)后，重復(fù)以上噴砂過程，以實現(xiàn)管道自動噴砂除銹的流水作業(yè)。工作一段時間后，濾芯表面會吸附大量粉塵，繼而影響濾芯的過濾效果，此時啟動反吹按鈕，電磁閥開啟，反吹儲氣罐中的壓縮空氣瞬間作用于濾芯內(nèi)部，將吸附于濾芯表面的粉塵吹落，達(dá)到清洗濾芯的效果。

7、結(jié)語

　　管道自動噴砂除銹裝置具有自動化程度高、結(jié)構(gòu)簡單合理、性能穩(wěn)定、野外適應(yīng)能力和可操作性強(qiáng)等特點，能有效摒除人為不利因素的影響，除銹質(zhì)量等級完全滿足要求; 有效降低了工人的勞動強(qiáng)度、徹底避免粉塵污染; 每道口的除銹用時較短，可有效節(jié)約工時，保證工程進(jìn)度。