一种用于清理金属弯曲管路内壁的装置及清理方法

王志良 马铭阳 李滨

摘 要：随着社会的飞速发展，对于产品清洁度要求越来越高，低碳钢金属弯管内壁清洁度越来越重要，如果金属弯管内部不完全清理干净，随着时间的推移，将一步步腐蚀氧化，目前，在我厂生产汽轮机机组过程中，经常因管路清理不净内壁氧化物掉落，而造成机组叶片划伤，机组内部进入杂质等事故，轻则要将机组拆解检查更换零件，重则将关键零件彻底报废。为了避免此类的事故发生，现对机组低碳钢金属管路采用手工清理方案处理，从而大大提高了管道的清洁度，机组零部件的研伤现象基本上消除。

关键词：金属管道；弯曲；内壁清理；除锈；氧化皮

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.015

1 研究意义

钢管的内壁清洁度对于汽轮机机组寿命及工作效率意义重大，汽轮机机组工作状态一般均为高压至超高压状态，机组的使用寿命很大程度上取决于内外连接管路的表面质量，一般认为在影响钢管防腐能力的各种因素中，表面处理质量占比达到50%，甚至也有学者认为钢管表面质量不好是导致机组寿命及工作效率降低的主要原因，所以提高连接管路内外表面质量，是当前的一项重要任务。

2 装置结构及原理

2.1 难点分析

管路冷弯虽然不会破坏原来性质，不会产生氧化皮等杂质，但是需要消耗更多的弯管功率且回弹和残余应力都有较大明显增加，而且冷弯不能弯制曲率半径很小的急转弯管，有些管路不得不采用热弯的方法实现，这样管路里会产生金属氧化皮等杂质，表面光洁度较差，而且热弯时管路填沙容易粘连在管路内部，不易清理，普通的喷丸、抛丸设备根本无法到达清理位置，不具备清理弯管能力。管子在弯曲后内部的锈蚀和砂砾比较牢固，不易清理，必须选用要长度够又要力度够的工具，才能清理彻底。发电机组对于管路内壁清洁度要求高，清理后需要使用内窥镜检查清理效果。

2.2 解决措施及原理

管道物理清理技术，借助物理力作用于管道内壁上，使污垢氧化皮脱离管壁，达到清洗目的。利用抛光轮砂轮机等设备在钢管内表面高速摩擦，产生冲击能量，并以某种角度连续冲击钢管内壁，对管道内壁上锈蚀及氧化皮进行高强度打击摩擦，通过调节电动机频率可以改变抛光片对管壁的撞击程度，达到清除锈蚀及氧化皮的效果。为了解决这一难题，我们制作了一个专用工具（图1）。

2.3 实验

根据弯曲钢管的直径大小，选取合适的砂轮片，将选好的抛光轮安装在直向砂轮机上，并用软管与插入式混凝土振动器连接牢固，即完成自制清理工具。

（1）根据清理弯管的直径大小，选取合适的砂轮片，目前我们选用150砂布抛光轮为例进行实验（图2、图3）。

（2）将需要清理管路水平摆放好，使用自制清理工具对管道内壁进行清理，手动缓慢的将砂布抛光轮渐进式推进至管内，也可小范围来回拖动，必要时可在清理半程后从管口另一侧向内推进进行清理，确保全程清理到位，不留死角。

（3）将管子分别翻转45°、90°、180°、270°摆放好，按以上方式继续清理，达到完全清理，不留死角的目的（图4-图7）。

（4）使用内窥镜检查实际清理效果，查找并确认未清理合格位置所处角度，翻转相应角度后按上序方式继续清理，直到完全清理干净。

（5）对于清理干净的弯管，用压缩空气将管道内清理下来的杂质吹出，并及时进行表面磷化处理。

管子处于倾斜角度的过程中必须注意安全，将管子固定好，放置管子滑动或倾倒。清理过程中注意观察管子固定的是否牢固，如发现有松动则需要及时停止清理，重新固定牢靠后在进行清理工作。

2.4 实验结果

通过自制清理装置对弯管进行内壁清理，可以使钢管内表面露出金属光泽，不但彻底清理掉锈蚀、氧化皮和其他杂质，而且钢管在砂轮片的猛烈撞击和摩擦力作用下，还能达到涂料涂覆所需要的粗糙度，钢管表面的物理吸附效果也有很大程度的提高。

清理前：

清理后：

3 结论

管道清理裝置有效解决了金属管路内壁清理问题。为金属弯曲管道内壁清理提供了一种新的思路和方法。该装置具有能耗小，结构简单、使用维护成本较低、使用范围广泛等特点，且不会造成环境污染，也不会损伤管道内壁的优点。该装置采用金属软管连接，可以方便变更冲击钢管内壁方向，相比与传统清理方法，能够达到完全清理，不留死角的效果，使用简单，无需培训即可操作，尤其是在弯管弯曲半径小，管子形状复杂等应用中可以达到较为理想的除锈效果，能够显著提高管路内壁清洁度。

以上方法适用于以下几种情况：

（1）管子弯曲半径小于冷弯所规定的弯曲半径，或者小于现有模具的弯曲半径。

（2）管子形状复杂或弯头间无直线管段，不能在弯管机上固定。

（3）管壁过薄，冷弯后容易产生较大瘪陷和褶皱。

（4）直径较大或不常用的管子。

（5）管壁太厚无法冷弯时。

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作者简介：王志良（1990-），男，山西太谷人，本科，助理工程师，从事汽轮机产品机械加工、焊接工艺研究。