激光除銹在海洋工程建造領域的應用
2021-03-12 01:07:27
hualin
海洋石油鋼結構物主要用于海上油氣資源勘探、開發，在建造過程中，場地油漆修補表面處理的傳統方式大多采用干式噴砂、動力工具打磨等，而干式噴砂及打磨過程會產生大量粉塵，工人在施工過程中極易吸入噴砂粉塵或打磨過程產生的漆渣、鐵銹粉塵等，存在較大職業病風險危害，同時由于噴砂及打磨過程通常采用壓縮空氣作為動力，也存在高壓氣體傷人或者磨料傷人的風險。
同時，受限于國內嚴峻的環保形勢，各地均制定了不同標準的環保相關法律法規，嚴峻的環保要求致使干式噴砂的使用越來越局限，進而給總裝場地油漆修補表面處理帶來極大的考驗。為了緩解傳統表面處理方式存在的弊端，越來越多的公司開始著手研究新技術新工藝在海洋工程平臺建造過程的應用，近年來，激光除銹技術、高壓水噴射技術得以應用，本文針對激光除銹技術探究其在海洋工程建造領域的應用。
設備簡介
本次實驗測試所使用的儀器為激光清洗設備，型號：P-LASER QF-50，如圖1所示。
圖1 激光清洗設備P-LASER QF-50
激光清洗設備應用領域
（1）金屬或者玻璃表面涂覆層去除，快速除漆；
（2）快速除銹及各種氧化物；
（3）去除油脂、樹脂、膠、粉塵、污漬、生產殘渣；
（4）金屬表面粗糙化；
（5）焊接前或粘合前脫漆、除銹、去油污，焊接后氧化物、殘渣處理；
（6）模具清洗，如輪胎模具、電子模具、食品模具；
（7）精密部件生產加工后油污去除；
（8）核電部件維修的快速清理；
（9）航空航天兵器，船舶生產或維護過程中的氧化物處理，除漆、除銹；
（10）狹小空間金屬表面清洗。
激光除銹原理
激光清洗技術是指利用高頻高能激光脈沖照射工件表面，涂覆層可以瞬間吸收聚集的激光能量，使表面的油污、銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離，高速有效地清除表面附著物或表面涂層的清潔方式，而作用時間很短的激光脈沖，在適當的參數下不會傷害金屬基材。
激光清洗是基于激光與物質相互作用效應的一項新技術，與傳統的機械清洗法、化學清洗法和超聲波清洗法（濕清洗工藝）不同，它不需要任何破壞臭氧層的CFC類有機溶劑，無污染，無噪聲，對人體和環境無害，是一種“綠色”清洗技術，除銹原理見圖2。
圖2 P-LASER QF-50除銹原理示意圖
除銹測試
在結構預制車間選取一塊未經噴砂等表面處理過的原始鋼板進行實驗作業，選取15 cm×10 cm區域作為激光清理區域，如圖3所示。
圖3 待激光除銹的原始鋼板
對圖3所示原始鋼板進行激光除銹作業，達到檢驗標準后，測試處理區域粗糙度、油漆附著力等參數。圖4為正在對待處理原始鋼板進行激光除銹工作，圖5為處理后達到檢驗標準后的效果。
圖4 對原始鋼板進行激光除銹 圖5 激光除銹后效果
對經過激光除銹后的原始鋼板進行涂裝，首先對處理后的區域全部刷Intersheild300底漆，待底漆干后再行選擇其中一半區域刷Intersheild300中漆，隨后放置兩周時間，待完全干透后進行拉拔試驗，本次實驗采用機械拉拔的方法。
圖6 檢驗人員進行拉拔試驗
從拉拔試驗結果可以看出，本次底漆拉拔應力為10 MPa，底漆與基材之間完全剝離，滿足項目要求的機械拉拔應力大于4 MPa的要求。
從中漆拉拔試驗結果可以看出，本次拉拔應力為7 MPa，中漆與底漆之間完全剝離，滿足項目要求的機械拉拔應力大于4 MPa。
另外還進行了涂料燒糊位置的除銹測試。
結 語
?激光除銹儀是利用高頻高能激光脈沖照射工件表面，涂覆層可以瞬間吸收聚集的激光能量，使表面的油污、銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離，其基本不改變基材表面微觀形態，但是經過激光除銹后的涂層與基材表面的附著力較大，經過測試，其能夠滿足該項目機械拉拔不小于4MPa的要求；
本次實驗所采用的激光除銹儀由于功率相對較小，其對于燒糊位置返銹區域的處理功效較高，能夠達到2.52m2/工日，但對于完整涂層及原始鋼材表面氧化層的處理功效相對較低，建議采用功效較高的激光除銹儀。