施工现场管道内抛光技术研究

1作业工具

(1)三相行星式混凝土振动器。型号Z3N-100,功率3.0kw,电压380V,电流6.6A。

(2)软轴抛光棒(图1、图2)。型号ZNP50,可根据管道长短选择4m、6m等规格,不宜太长,太长不易操作。

(3)磨料安装用的螺旋锥体、磨料安装用夹具(图3)。两者选一即可。

2抛光材料

(1)铁砂布卷(适用图1软轴抛光棒)。宽度200mm:目数80#、120#、180#、240#。砂布卷同一个方向折叠至厚15mm左右,折成150mm×200mm左右近似长方体,折叠层数不宜太少,如果太少,抛光时容易被螺旋锥体撕裂。折叠后压实,在中心位置附近用6~8根铁钉呈圆弧状打孔穿过砂布层,将铁钉穿透砂布部分打弯紧贴砂布,使各层砂布紧密固定在一起:在铁钉形成的圆弧中间钻小16mm孔。

(2)千叶轮(适用图2软轴抛光棒)。厚度25mm:直径200mm、250mm:孔径25mm:目数80#、120#、180#、240#。

(3)尼龙纤维抛光轮。硬度7P、9P、12P:厚度25mm:直径200mm、250mm:目数120#、180#、240#、320#。

可根据设备或管道粗糙度要求选择相应目数的砂布、千叶轮、尼龙纤维抛光轮,目数太高生产效率低,反之粗糙度高,将降低下一道工序的效率。

3适用范围

采用该工具对管道或管状设备进行内抛光,适用于直径300~1600mm直管、弯头、三通、异径管:直径太小,没办法操作:直径太大,工作效率低。直线型管道或管状设备的长度不宜太大,6m以下为宜:如果长度较大,宜增设法兰,减少单件管段的长度:管段确需较长,长度不宜超过8m,采用两端操作。如果管段带有弯头、三通、异径管等管配件,管配件宜布置在管段端部,且只能有一个弯头:尽量先将管配件和直管段分开抛光,然后再组对焊接,组对焊接后仅需抛光焊缝,以减小操作难度。

4设备制作材料选择

为减少抛光工作量,提高效率,选择制作需要内抛光设备的管材时,应选择管道壁厚较厚或负偏差较小的管材:并检查管道内壁,内壁应光滑,不得有夹层、夹渣、裂纹、凹坑、凸块。当采用焊接钢管时,应尽量选择内壁焊缝余高较小、焊缝较少的管材。

当采用钢板卷管时,应选择管板较厚或负偏差较小的钢板:卷制后的内壁应光滑,不得有夹层、夹渣、裂纹、凹坑、凸块。钢板下料排板时应尽量减少焊缝:卷制时应将卷板机滚筒上杂物清扫干净,避免卷制过程中产生伤痕:卷制过程中尽量校正圆度。焊接时,内壁应采用氩弧焊,焊缝应平滑、饱满:焊角余高不可太大,焊缝与母材焊缝应平滑过渡:不得有夹渣、裂纹、咬边等缺陷。

5操作程序

(1)选择一块较开阔的场地,将要抛光的管道运送至此。管道两侧用木头或草垫垫实,操作端适当垫高至操作舒适的高度。

(2)管道操作端布置电源箱、混凝土振动器、软轴抛光棒。电源箱、混凝土振动器应做好接地、接零保护。电源箱的电源开关应设置在方便操作者操作的舒适位置。

(3)管道另一端不可对准道路、人员聚集场所:不可对准设备和需要防尘防污的设施。同时,布置轴流风机抽尘,轴流风机后设置帆布围挡,以减少抽出的粉尘溢出。

(4)人可以进入的直径较大的管道,可先用角向磨光机磨平焊角余高、焊瘤、飞溅等,以减少抛光的工作量,提高抛光质量。

(5)电源箱与混凝土振动器连接,软轴抛光棒与混凝土振动器连接并卡死。软轴抛光棒尾部螺旋锥体插入铁砂布长方体(尼龙纤维抛光轮),并适当打紧(图4):或将千叶轮(尼龙纤维抛光轮)安装在磨料安装用夹具上(图5)。根据几次使用后操作人员的反馈,使用螺旋锥体固定磨料抛光的效率和质量更好一些。

(6)将软轴抛光棒伸入管道内。如采用图4方法,软轴抛光棒初始伸入管道的长度不得小于1m,因为在铁砂布长方体四个角未磨成圆弧时会产生弹跳:铁砂布长方体磨成圆角后,再抛光管口部位。

(7)操作人员位于管口前方,手握紧软轴抛光棒,开启电源。待磨料旋转速度平稳后,拖动软轴抛光棒,拖动行程以操作者手臂摆幅为宜。拖动软轴抛光棒时,适当往左右拖,使前端磨料一次抛光的覆盖面大一些。

(8)一个拖动行程抛光效果达到要求时,将软轴抛光棒伸入另一个拖动行程,两行程的搭接长度不小于100mm,直到整个夹角的纵向均抛完。

(9)管道摆放一次,只能抛一定弧度的夹角,抛完一个夹角时,需转动管道抛下一夹角,两夹角的搭接不得少于100mm。

(10)在抛光过程中,磨料目数从低往高更换。铁砂布或千叶轮抛完后,更换为尼龙纤维抛光轮。可在一个操作行程中更换各级磨料,也可以一级磨料抛完整根管道后,再更换高一级磨料重新开始抛磨,直至达到粗糙度要求。

(11)抛光完成的管道或设备,必须清除管道内杂物和工具,防止管道或设备吊装或移动时破坏已经合格的抛光面:抛光完成的管道或设备,如果暂时未安装,所有开口必须进行封闭,防止杂物进入损坏抛光面。

(12)抛磨过程中,需经常用测厚仪检测管道的壁厚,特别是纵向焊缝两侧。应避免过度抛磨,使管壁减薄太多,无法满足设计和标准规范的要求。

6检验方法

(1)初级磨料抛光时,目测管内壁均已经覆盖,无管壁原表面色即可。

(2)后各级磨料抛光时,每级抛光均要全面覆盖,不得漏抛,可用目测磨痕的粗细来判别采用磨料的级别。

(3)最后一道磨料抛光后的检验方法有目测、手指肚面触摸、棉球擦拭、仪器检测,在没有检测仪器或操作者自检时可用目测或棉球擦拭。灯光照射抛光部位,均为光滑表面,调整角度观察无可见磨痕:手指肚面来回触摸抛光部位,感觉光滑无划痕:棉球擦拭抛光部位,不会粘挂棉丝,基本能达到或超过粗糙度Ra=0.8um的要求。最终检测主要还是通过仪器进行(图6、图7),用检测仪器触头接触抛光部位进行检测。检测时要多点检测,尤其是目测较粗糙的部位,要加大检测密度。

(4)在抛光过程中,应经常性进行检测,并根据检测结果及时调整磨料和抛磨时间:也能避免过度抛光,降低效率,浪费时间。

7职业健康与安全措施

施工现场作业条件和安全生产条件受限,现场抛光作业中,操作人员及受影响区域人员除采取施工现场常规安全和职业健康防护措施外,还需要做好以下各条安全和职业健康的保护措施:

(1)现场抛光作业周围应设置安全警戒区域,非作业人员不得进入,预防管道滚动或磨料破损伤人。

(2)电源箱、混凝土振动器做好接地、接零保护:电源箱开关必须设置在操作人员能立即开关的部位,以便意外发生时能够迅速切断电源:必须使用有加强绝缘标志的手持电动工具和设备。

(3)被抛光的管道或设备应采用枕木、草垫垫实,或采取其他防止滚动的措施。

(4)操作人员需进入管道或设备内操作时,使用的电源必须为安全电压等级电源:必须按照受限空间作业的规定采取相应的安全措施,设置监护人员:进入管道内作业时间不可太长。

(5)在管道的非操作端设置轴流风机抽尘,减少粉尘对操作人员的影响和危害:同时在轴流风机后设置帆布围挡,减少粉尘溢出:轴流风机对着管口抽风,操作端空气流速大,操作人员宜适当加穿衣服,防止着凉感冒。

(6)操作人员必须佩戴防尘帽、防尘口罩、护目镜,以减少粉尘的伤害。

(7)抛光端部时,手应握在软轴抛光棒的金属把柄部位,并双手握紧,防止磨料弹跳伤及操作人员。

8应用效果

图6和图7为两个工程管道和设备抛光后的粗糙度检测数据。图6采用图1工具,图7采用图2工具,两种工具均能较好地达到粗糙度要求,投产多年以来,也未收到由于粗糙度不合格影响生产的反馈。根据图6和图7的检测数据以及操作人员的反馈,图1工具更好操作,效果和效率更高一些。某工程3台内抛光管状设备混合器,咨询国外设备厂家,报价约为现场制作施工费用的5倍:咨询国内设备厂家,报价约为现场制作施工费用的2倍:采用现场制作抛光,为建设单位节约了大量投资,为施工单位大幅降低了成本。

9结语

上述工具和操作方法已在多个工程中使用,设备简易、操作方法简单,操作人员容易掌握,同时也取得了较好的质量效果。如果需要满足更高的要求或者降低要求,仅需提高或降低磨料的级别,增加或减少抛光的时间即可。