自动喷砂除锈装置在西气东输三线管道工程的应用

　　针对西气东输三线大口径管道工程人工喷砂除锈困难及人工喷砂除锈存在易损伤补口区外的防腐层、工人劳动强度大、工作环境恶劣、污染严重、除锈间断有遗漏、砂料浪费严重、除锈质量受人为影响等诸多问题，将自主研发的自动喷砂除锈设备应用于西气东输三线西段工程的防腐补口施工中。阐述了管道喷砂除锈机理、管道自动喷砂除锈装置组成及工作原理、管道自动喷砂除锈执行机构构成及工作原理、装置性能参数及管道表面处理工作要求，为管道喷砂除锈技术的持续发展提供参考依据。工程应用证明，管道自动喷砂除锈装置可有效解决人工喷砂存在的系列问题，且性能稳定、自动化程度高、操作简单、野外环境适应能力强，除锈质量满足要求，有效节约工时，砂料的循环利用可节约施工成本，切实保障西气东输三线管道工程的顺利施工及管道的安全运营。

1、前言

　　随着科学技术的日益进步与能源需求的不断增长，油气资源输送管道向着高钢级、大口径、大壁厚、高压力的方向发展。X80 Ф1219mm 钢管在西气东输二线部分干线工程建设应用之后，又被应用于西气东输三线管道工程的支干线建设中。X80 Ф1219mm 钢管、X80Ф1422mm 钢管，甚至X90、X100、X120 钢级大口径钢管将被更多地应用于未来油气管道工程建设中，发挥其无可替代的作用。然而，随着管道口径的不断增大，关乎管道使用寿命的防腐补口工序中的管道表面处理变得愈加困难，且现有管道表面处理方式多为人工开放式喷砂除锈。该方式存在易损伤补口区外的防腐层、粉尘严重污染环境、工人劳动强度极高、工作环境恶劣、砂料浪费严重、除锈质量受人为控制、除锈有遗漏、表面清洁度不均等问题，尤其对大口径天然气管道而言，真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为人工开放式喷砂除锈的问题更为突出和严重。针对以上问题，中国石油天然气管道科学研究院研制出具有自主知识产权的管道自动喷砂除锈设备，并在西气东输三线管道工程建设中得以工业化应用。

2、管道自动喷砂除锈装置组成与工作原理

　　2.1、管道喷砂除锈机理

　　管道喷砂除锈以压缩空气为动力，将磨料( 喷丸玻璃珠、钢砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海砂等) 高速喷射到待处理的管道表面，利用磨料本身的硬度、冲击韧性和棱角，将管道表面的各种锈迹除去。由于磨料的冲击和切削作用，管道表面的机械性能得到进一步改善，抗疲劳性提高，管道表面和涂层之间的附着力增加，涂膜的耐久性延长，亦利于涂料的流平和装饰，在清除掉表面的杂质、杂色及氧化层的同时，使介质表面粗化，减少基材表面的残余应力，提高基材表面硬度。

　　2.2、管道自动喷砂除锈装置组成

　　管道自动喷砂除锈装置主要由履带工程车、空压机、喷砂机、自动喷砂除锈执行机构及自动控制系统等组成。履带工程车用于自动喷砂除锈系统在施工现场的灵活移动及提供电力; 空压机主要提供压缩空气; 喷砂机负责提供磨料及喷砂; 自动喷砂除锈执行机构用于实现天然气管道管口全位置的自动除锈; 自动控制系统用于控制管道自动喷砂除锈装置实现管口自动除锈的所有动作。

　　2.3、工作原理

　　管道自动喷砂除锈装置如图1 所示。

图1 管道自动喷砂除锈装置结构

　　开启履带工程车，带动车载发电机进行发电，通过配电箱与自动控制系统为真空泵、电磁阀、电机等供电。开启空压机，压缩空气经油水分离器分别给砂阀助吹器、三通、反吹储气罐供气。启动控制系统上的喷砂按钮，连接三通的电磁阀开启，电磁泄压阀关闭，压缩气体流经三通，在压缩气体作用力下，铝质密封球与砂料回收仓口的橡胶密封垫形成密封，压缩空气在储砂仓内形成一定压力，推动钢砂经砂阀、储砂罐及喷枪作用于补口区管道表面。同时，在真空泵的作用下，钢砂及粉尘经回收管到达分离系统，钢砂经分离系统、筛网进入砂料回收仓以供循环利用，粉尘经回收气管路并在滤芯的过滤下落入回收箱，并定期清理。待一道管口除锈结束后，按动喷砂停止按钮，连接三通的电磁阀关闭，电磁泄压阀开启，排出储砂仓中的压缩空气，铝制密封球落下，砂料回收仓中的钢砂进入到储砂仓。待工位移动到下一道补口区后，重复以上喷砂过程，以实现管道自动喷砂除锈的流水作业。工作一段时间后，滤芯表面会吸附大量粉尘，继而影响滤芯的过滤效果，此时启动反吹按钮，电磁阀开启，反吹储气罐中的压缩空气瞬间作用于滤芯内部，将吸附于滤芯表面的粉尘吹落，达到清洗滤芯的效果。

7、结语

　　管道自动喷砂除锈装置具有自动化程度高、结构简单合理、性能稳定、野外适应能力和可操作性强等特点，能有效摒除人为不利因素的影响，除锈质量等级完全满足要求; 有效降低了工人的劳动强度、彻底避免粉尘污染; 每道口的除锈用时较短，可有效节约工时，保证工程进度。