抛丸法除锈及其在大型储罐施工中的技术应用

尹晓伟，陈仁钦，李孝卫

（青岛昌佳机械有限公司，山东青岛 266400）

0 引言

随着我国社会进步，经济的发展，人们的生活水平也越来越高，对于各种化学物品、石油、成品油的需求也越来越多，这就会导致储存罐的使用量变多，但是随着时间的流逝，金属储存罐大量的生锈、腐蚀、老化，导致它的使用年限缩短。为了能够尽量延长其使用期限，则需要对其进行除锈，抛丸法便是金属除锈的方法之一。研究除锈方法，延长储罐的使用期限，对确保各类物品的安全保存周期的计算与使用是极为必要的。

1 抛丸法的概念

抛丸法除锈，顾名思义就是使用抛丸器利用离心力的抛射，来对零件进行强化与清洁。

1.1 抛丸除锈过程

抛丸除锈主要使用的便是抛丸机组，而抛丸机组中，含有抛丸机辊道、上压辊、抛丸机、螺旋输送机、弹丸料提升机、供丸阀门控制机构与丸料的净化与除尘设备。板材进入抛丸机组后，抛丸料便向着板材喷射，对板材的表面进行除锈、抛光。

1.2 喷枪法与抛丸法的对比

现在对储罐的表面处理广泛为喷砂除锈法。因为喷砂除锈所需要的投资少、占地少、上手快、机动性强、适应力好、操作与维修保养简单。不过喷砂除锈对环境的污染很严重，它表面的锚纹不够大，清理效率也比较差，涂层附着比较难，人工成本高。而抛丸除锈的材料可以循环使用，而且抛丸后产品的表面粗糙度小。所以虽然抛丸除锈方法的投资比较大，但是它能够减少交叉作业带来的麻烦，提高基材的抗疲劳性，延长基材寿命，优化基材的表面状态，提高清理效率，减轻工人劳动强度，减少环境污染。

2 抛丸法除锈中使用丸料的分析

2.1 丸料的种类

由材质来分丸料可以分成非金属类与金属类两种。

非金属类丸料一般使用铜矿砂、石英砂、河砂、刚玉与玻璃等。但是非金属类丸料的硬度不够，破碎率高，对环境的污染十分严重。

金属类丸料一般使用白口铸铁丸、脱碳退火铸铁丸、铸钢丸与钢丝切丸。它们主要由C、Si、Mn、S、P 组成，其中白口铸铁丸与脱碳退火铸铁丸的C 与Si 的含量较多；铸钢丸与钢丝切丸的C、Si、Mn 的含量较多。

2.2 丸料硬度的选择

丸料的硬度需要随工件的表面状况来决定，大多数情况使用的丸料硬度值需要比工件表面硬度值高5～30HRC。在金属类丸料中，白口铸铁丸的硬度范围可有53～57HRC,55～64HRC 这两种，碳退火铸铁丸的硬度较低且广，有25～35HRC、35～40HRC、53～57HRC 和≥64.5HRC 这四种；铸钢丸的硬度范围只有48～52HRC 这一种，钢丝切丸的硬度范围有35～40HRC、40～45HRC、48～52HRC 这三种。

在使用丸料进行除锈时，若是丸料的硬度过高，打击到工件表面后容易破裂，还会把能量吸收，降低冲击力，产生较多的粉尘，所以白口铸铁丸不能够重复利用。若是丸料的硬度太低，丸料收到碰撞冲击易变形，并且变形时还会将冲击能量吸收，导致清理效果与强化效果不理想，正因如此，脱碳退火铸铁丸的清理效果是比较差的。只有硬度适中的丸料才能够达到理想的清理效果，并且还能延长丸料的使用寿命，减少资源浪费与环境污染。若是丸料的硬度适合，反弹能力强，能够进行二次冲击的话，它的除锈效果与表面强化效果则是最好的。例如，铸钢丸与钢丝切丸的反弹效果是金属类丸料最好的，他们的清理效果与表面强化效果也是最好的。在使用丸料进行金属表面预处理时，应该使用硬度稍高的形状为棱角性的铸钢砂或铸钢丸，它的棱角能够起到微刮削作用，使表面粗糙度变大，在涂装材料时，它的附着力也会更加好，涂装寿命才会更加长久。

2.3 丸料尺寸的选择

丸料粒度在选择时不能够太小，也不能够太大。若是丸料的直径太小，则其冲击力也小，工件表面粗糙度也会过小，导致对涂料的吸附力不够，使涂料容易剥落；可是直径过大，在单位时间内机器所喷射的颗粒数将会减少，效率降低，还会使钢材表面粗糙度增大，增加涂料的消耗量。所以，最好的丸料直径应该根据工件的表面粗糙度要求来进行选择。当工件所需表面粗糙度为70mm 时，丸料的粒度则使用2.0mm；所需表面粗糙度为50mm时，丸料的粒度则是1.4mm；所需表面粗糙度为42mm 时，则使用粒度为1.4mm 的丸料；所需表面粗糙度为30mm 时，则使用粒度为1.2mm 的丸料；所需表面粗糙度为25mm 时，则使用粒度为1.0mm 的丸料；所需表面粗糙度为12mm 时，则使用粒度为0.8mm 的丸料；所需表面粗糙度为8mm时，则使用粒度为0.6mm 的丸料；所需表面粗糙度为4mm 时，则使用粒度为0.4mm 的丸料。

在大型储罐上使用抛丸除锈时，可以使用0.8～1.4mm 的规格相同的铸钢砂与铸钢丸混合使用，其中它们的成分各占50%，并且它们的粒度分布也需要相同。

3 抛丸法除锈在大型储罐施工中的应用

3.1 大型储罐除锈如何选用抛丸机

因为大型储罐一般采用的是中厚型的钢板，所以抛丸除锈在储罐除锈施工中能够产生极大的价值，减少支出费用。抛丸机有卧式与立式两种，卧式的钢板是平放的，立式的钢板是直立的，它们都是两面同时抛丸，这大大的提高了除锈的效率。在卧式抛丸机中，它的输送是比较方便的，生产能力大，所以它的使用比较普遍，但是其占地大，设备重，若要搬移是十分困难的；立式抛丸机需要翻立板机，不适合用于容易倒下的钢板，使用限制比较大，但是占地小，丸落下不用人工清除。同时，它的设备处理能力低，抛丸室狭小，维护较为困难，所以不太适用于储罐防腐除锈施工中。若需要清理104m3的储罐，则可以采用辊道式抛丸机，其规格如下：外形尺寸1300mm×250mm×529mm；清理室开口尺寸260mm×62.5mm；抛丸机数量：6个，叶轮直径：ø420mm；抛丸机抛丸量：6×25kg/min；电机功率：6×15kW。

3.2 抛丸对板材的影响

抛丸除锈后的板材表面粗糙度一般在50～70μm 之间。板材清除后的干净程度与粗糙程度首先取决于抛丸的速度，速度高，打击动能大，效果比较好，粗糙程度也比较大。接下来取决于丸料颗粒的大小，颗粒越细，冲击次数越多，但是若是需要增加涂料，则对涂料的吸附力比较差。并且，抛丸延续的时间越长，则其清除量越高，但是对粗糙度、机械性能以及钢板的厚度没有太大的影响，所以，抛丸除锈可以放心的使用。

3.3 对于储罐变形的控制

在进行储罐施工时，经常会有对某些部分罐壁进行单面除锈的任务。众所周知，力会改变物体的运动状态与外表状态，若是力相对则能互相抵消且吸收，但是单面的除锈时并没有抵消的力，因此，会使储罐变形，并且因为丸料的冲击力度大，储罐的单面表面积因为力的作用而发生扩大，温度升高，将局部钢板造成了波浪变形，使得钢材质量变差。

所以在大型储罐施工除锈时，不管任务是单面除锈还是双面除锈，都要对钢材进行双面抛丸除锈，以此来让钢材受力与受热都均匀，防止造成钢材变形而影响其后续使用期间的安全，也防止局部钢材分布不均而造成钢材寿命变短。

4 结语

金属制品在使用过程中都会渐渐生锈，有些生锈后造成的危害性不大，可有些金属制品生锈后，造成的破裂问题则十分严重，比如装载石油的罐子由于生锈与腐蚀导致石油泄漏，造成资源的浪费与经济上的浮动，再比如威亚因为锁扣生锈而无法系紧；游乐园中游乐设施因为生锈而发生断裂与卡死而造成人员受伤，有些锈可以除掉，进行二次使用，有些因为零件太过细小则直接更新换代。为了能够让钢材发挥出自己的全部价值，在除锈方面，也需要进行各种应用与研究，让工件和钢板在除锈和防腐后能够到达一个新的高度。目前，抛丸除锈在所有除锈工艺中是较为彻底与环保的，对钢材的强化能力也是满足要求的。