高压水射流技术在石化设备清洗、除锈中的应用

摘 要：随着近几年来高压水射流技术水平的不断提高，该技术已经广泛的应用于工业石化设备的清洗以及除锈应用中。由于高压水射流技术在实际应用过程中具有低成本、无污染的特点，因此得到了很多工业企业的欢迎。基于此，本文主要针对高压水射流技术在石化设备中的清洗以及除锈应用情况进行了分析。

关键词：高压水射流技术 石化设备的清洗和除锈 应用情况

中图分类号：TE65 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（a）-0104-02

近几十年来，随着我国工业化水平的不断提高，高压水射流技术作为一种用途较广、技术含量成分较高的新型技术得到了广泛的应用。该技术主要是通过从一个小口径孔中喷射出一束高速水产生射流作用来完成石化设备的清洗和除锈目的。

1 高压水射流技术在石化设备清洗中的具体应用情况

1.1 高压水射流在对石化设备进行清洗时的主要特点

高压水射流技术将水作为其发挥作用的主要介质，有效通过射流的作用，将高压泵、阀以及相关的自控系统等有机的融为一体，利用高压发生装置，增强水流的能量，通过采用特定的流体运动方法将水流从小口径孔喷嘴当中高速喷射出来，以此来产生具有高能量的水流。该技术之所以能够广泛的应用于各大领域中，就是因为其具有多种优点，在水固有的性质基础上，通过高压水发挥出来的力学作用，产生的清洗以及除锈效果相对比传统的人工、化学以及机械等各种方法更好，不会对周围环境造成污染，成本较低，可以大量的节约能源的消耗，对石化设备的腐蚀损伤程度较小，并且实现了自动化与智能化的控制，可以在一些环境恶劣、空间复杂的场合有效完成石化设备的清洗以及除锈作业。此外，对于那些结构相对复杂的石化设备来说，该技术的清洗和除锈效果更为明显。

1.2 高压水射流技术清洗的主要作用原理

在物理清洗技术中高压水射流清洗技术作为一种新型的石化设备清洗技术，能够按照设备的具体构造情况采取最有效的射流方法，通过高压水产生的巨大能量进行冲击，持续稳定的对石化设备进行冲击清洗，以达到清除污垢的目的。高压水射流技术主要按照下述原理完成设备清洗工作：当高压水射流冲洗到石化设备的表面时，由于水流本身速度的大小以及方向都会出现一定程度的变化，因此动量的大小也会随之改变，这主要是由于射流和石化设备之间产生的相互作用造成的，通过把一部分的动量转换成作用力传递到石化设备的表面上，在水射流对设备表面进行连续稳定的冲击时，就可以产生冲击力，以此来除去过去采用化学方法无法有效清除的顽固污垢，例如锈层、油渍、橡胶、混凝土涂层、水垢、微生物污染物以及石膏等物质。

1.3 高压水射流技术清洗的主要优势

该技术清洗设备的主要优势在于下述七个方面：（1）首先在使用高压水射流技术清洗石化设备时，在压力等级选择合适的情况下，对石化设备本身并不会产生损害。（2）其次该技术不会造成污染，而且也不会腐蚀到设备本身：高压水射流技术主要是将干净的自来水作为其发挥效用的介质，不会对周围的环境产生任何的污染破坏，射流在经过高压设备喷射出去并经过雾化以后还可以有效降低清洗设备粉尘浓度，在清洗完成之后不需要进行进一步处理，是一种非常环保的清洗技术。而且由于自来水当中没有添加任何化学物质，不会对设备的零部件产生腐蚀。因此相比于化学清洗方法来说，通过该方法不需要在清洗完成后采取相应的防腐蚀措施进行处理。（3）可以对形状各异、结构相对复杂的石化设备进行有效清洗，并且在清洗的过程中具有自动化以及智能化控制的特点。（4）清洗成本相对较低：高压水射流技术主要是将清洁的自来水作为介质，通过使用具有较高强度、良好耐磨性的喷头作为水流喷射的主要枪具，对石化设备造成的磨损可以忽略不计，其产生的综合成本还没有达到化学清洁方法的一半，而且该技术主要是进行细射流喷射，每小时所消耗的水量在3～8 m3之间，不需要太大直径的喷咀，因此该技术方法的清洗成本更加低廉。（5）具有较高的清洗效率：不管是什么类型的结垢物，污垢程度有多严重，只要在采用高压水射流技术的过程中能够确保水射流参数的合理性，保证压力等级、水的流量功率以及喷头的直径大小都合适，就能够对石化设备进行高效的清洗[2]。（6）对于其他常规清洗方式来说，如果遇到了清洗空间较为狭小、环境条件较为恶劣的情况，是很难顺利完成石化设备的清洗工作的。但是高压水射流技术由于具有一定的优越性，即使在小口径大容器设备的内部进行清理时也能发挥出良好的清洗效果。

2 高压水射流技术在石化设备除锈中的具体应用情况

2.1 高压水射流技术除锈的主要作用原理

高压水射流技术对石化设备进行除锈时的主要作用原理为：在锈层的表面通过利用射流具有的打击力产生水楔作用，进一步扩大锈层出现的裂纹，然后利用水流进行冲刷来完成锈蚀的清除工作。由于该方法主要是湿法除锈，并不会产生粉尘，对环境造成的污染较小，所以已经在石化设备的除锈领域得到了广泛的应用。

2.2 磨料射流技术

在有效提高石化设备除锈效果的同时，还需要进一步降低高压系统的压力等级，这就需要用到磨料射流技术。对于一些比较大型的石化设备来说，由于其很容易受到空气的氧化作用而出现生锈问题，因此在涂装工作之前一定要做好除锈工作。一般除锈处理包括两种情况：一种是对钢结构件通过人工砂纸打磨的方式进行除锈；另一种是对容器以及球罐等进行无损害检测，确保焊缝表面的锈垢完全清除。到目前为止，这类型的除锈作业一般都是通过人工砂纸打磨的方法完成的，无法有效的避免轻微火化的问题，所以在除锈范围内需要通过建设隔离墙来预防隐患，这种方法成本过高，而且处理效果也较差。因此针对上述两种除锈情况，采用人工手持喷枪进行磨料水射流的方法完成除锈，能够提高除锈效果，加快除锈速度，降低劳动强度。在采用磨料射流技术的时候主要选择了石英砂作为磨料，而且磨料水射流技术在钢制表面进行打击的过程中并不会出现火花。因此该技术方法的优势之处主要体现在：采用的射流工况参数相对较低，通常只需要将压力控制在70 MPa、机组的功率保持在55～110 kW之间即可，但是该方法也存在一定的弊端，在采用该原理进行除锈之前一定要保证磨料是干燥的，而且为了供料时候能够保持均匀，在砂桶距操作的过程中工作人员需要近距离工作，因此远距离除锈作业将会受到极大的限制[3]。不过在喷枪上换上磨料喷头，也可以达到良好的除锈效果。所以对于上述两种场合的除锈情况，磨料射流技术具有较高的实用性。如下图1所示为磨料水射流技术的工作原理图。（如图1）

2.3 爬壁机器人射流除锈技术

该技术适用于大面积钢制表面除锈工作。在除锈的过程中需要解决下述三个问题：（1）行走：爬壁机器人在行走的过程中采用双回路电机进行驱动，该机构可以把机器人的四个行走轮划分为两组，确保其能够进行直线往复运动以及转向动作。（2）附壁：爬壁机器人主要依靠外来真空实现附壁，确保真空吸力所产生的附壁扭矩比机器人本身的重量大，在机器人拖带其他物体的时候能够和真空吸力所产生的摩擦力矩一起构成倾覆力矩，以此来实现良好的附壁功能。通常机器人附壁真空腔都是采用橡胶材料制作而成的。（3）射流：爬壁机器人属于一种执行机构，主要安装了超高压旋转接头，并且其喷头是由四个喷嘴共同构成的。喷嘴射流产生的反冲力能够形成扭矩，以此来实现喷头的旋转运动；而在平板间隙密封的作用下可以让喷头进行超高压自旋转，提高了旋转接头的稳定可靠性。

3 结语

总而言之，高压水射流技术正在不断的向着高效率、智能化的方向发展，随着数字化以及机电一体化研究的不断深入，该技术的应用前景将会更加光明。该技术的清洗以及除锈技术相比于传统的化学方法、机械方法以及人工方法来说具有多种优越性，不仅可以对工业企业的石化设备进行有效的清洗和除锈，还在多个领域中得到了广泛应用，例如近几年来在水射流原理的基础上制造而成的新型牙刷以及医疗领域中无刀手术的成功推广等，都说明高压水射流技术的高效性，值得我们继续深入研发和推广应用。

参考文献

[1]杨林，唐川林，张凤华.高压水射流技术的发展及应用[J].洗净术，2004（1）.

[2]康维.核设施退役水射流去污的职业健康安全[J].清洗世界，2008（4）：18-19.

[3]陈光明.超高压水射流切割技术在食品加工中的应用[J].机床与液压，2008（10）：220-223.

[4]车翠莲，黄传真，朱洪涛，等.磨料水射流抛光技术的研究现状[J].磨料磨具通讯，2007（11）：8-9.