激光清洗工艺在核岛安装工程支架预制中的应用分析
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作者:郑军 刘文先 罗林 杨祥金 刘城 于天石
摘 要：本文旨在对激光表面清洗工艺引进核岛安装工程的研究，核岛安装工程中支架工件量大，钢材表面的杂质清洗是支架施工的关键程序之一，直接影响到工程的质量和进度。传统的清洗工艺，工人劳动强度高，清洗效率低;清洗质量很大程度上取决于清洗工人的个人技能水平，不易控制。而激光清洗其清洗质量好、效率高、易操作等优点，加之国内激光清洗机装备水平的提高，所以在核岛安装工程中引进激光清洗设备显得尤为重要。
关键词：核岛安装工程激光清洗工艺支架预制 RCC-M 标准
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0101-02
激光清洗是指在碳钢支架的预制过程中，采用激光清洗[1]工艺，具有杂质清除率高、清洗效率高、节省用工成本、清洗质量高的特点。目前主要应用于船厂、化工等行业的碳钢表面锈蚀层清洗作业。
1 核岛安装工程支架预制车间的清洗现状
核岛安装碳钢预制车间经过改革创新，由原本的环境差、工作效率慢、人工劳动量大等条件变成现在的环境好、部分工作效率加快、人工劳动量减轻等，在核岛安装项目部乃至整个公司都成为核岛安装预制车间标杆。从核岛安装碳钢预制车间改革可以看出，改变创新的都是清洗条件、搬运工具、设备摆放方式和一些新的工器具的使用，但最根本清洗方式并没有变化，仍然是相对传统的清洗方式。对于打磨清洗工人来讲，仍然是要用传统的磨光机清洗、传统的手动磨光机清洗。传统的磨光机清洗限制了碳钢支架预制车间的工作效率。
2 传统清洗的缺点
2.1 生产效率低、易造成事故
磨光机清洗锈蚀层是手动打磨为整个过程，效率低、劳动强度大。而化学药剂清洗对环境污染比较严重，如果控制不当的话易造成大范围的化学危害事故。
2.2 钢材表面杂质清洗质量依赖工人的操作技能
钢材表面杂质清洗质量依靠清洗工人的操作水平，操作技能较低的清洗工人清洗质量较低，清洗质量达不到要求，不论是再次清洗还是返修都会造成不必要的损失和浪费。
2.3 培养技能合格的清洗工人花费大
一名核岛安装的钢材表面杂质清洗工人培养长大约在三个月左右，到能熟练地清洗不锈钢支架、油漆支架需要更长时间，由于培养周期长并不能满足核岛安装施工的进程。
3 高效激光清洗机的引用
3.1 激光清洗机操作工的条件
激光清洗机操作工应具有磨光机清洗经验和经过激光清洗机操作培训，清洗操作熟练，可熟练操作激光清洗设备，了解激光设备日常维护保养知识。
3.2 激光清洗机的设备和仪器
型号：ML-MF-200H-LC-DBM-1清洗机。
3.3 高效激光清洗机的工作环境
高效激光清洗机工作中：周围环境温度-10℃～40℃，湿度≤90%，高效清洗机现场要求无漂浮铁屑和尘土。
4 高效激光清洗机的优点
4.1 清洗质量高
激光清洗工艺其清洗原理为利用污染层吸收激光发射束的能量，形成急剧膨胀的等离子体产生冲击波使污染层被冲击成碎片或吸收能量燃烧从而被剔除。激光清洗机由于本身的性质，清洗时清洗宽度和清洗功率不变，高效激光清洗机会处于一个稳定工作状态，这就导致了清洗杂质的质量都基本一致，杂质清洗的质量也就上升了，核岛安装中对杂质清洗的检验RCC-M中有着高要求，经过试验高效激光清洗机清洗的质量满足核岛的安装标准。
4.2 清洗效率高
根据科研小组试验与总结，高效激光清洗机对不同的管径和材质，都总结了标准的清洗参数。高效激光清洗机操作只需在程序中调整清洗参数便可以开始清洗，这样集成方式在保证杂质清洗质量且加快了生产效率，加快了预制安装施工进度。
4.3 高效激光清洗机操作系统
高效激光清洗机操作经短期培训就可以熟练操作机器，操作机器是改变机头方向来控制整个清洗过程，清洗时只需移动清洗机头便可以使得整个清洗完成，这样操作简单且使用时间长并不会很疲惫，从操作上也增加了生产效率。
4.4 独特的杂质清洗方式-激光清洗
高效激光清洗机有着它独特的清洗-激光清洗，激光清洗的特点是激光清洗光束均匀，这对于碳钢支架和镀锌板的清洗有着很大的作用，清洗光束均匀保证了母材清洗的均匀，这有助于节约人工。
5 高效激光清洗机实验
经长时间的实验，使用高效激光清洗机对不同材质不同管径的支架和地板进行了清洗（对清洗出来不同材质，不同管径的碳钢管），并且探伤和液体渗透都取得了合格。
以Φ60.3×5.54的碳钢管清洗锈蚀层[2]为例，清洗步骤如下所示。
5.1 管件的安装
激光清洗的位置为空间斜45°碳钢管清洗分布如图1。
5.2 清洗参数
碳钢管采用游标卡尺（0～300mm）进行测量，经研究正确清洗参数如表1。
清洗完成后清洗表面质量良好，目视检测合格，无损检测标准采用RCC-M 2000及2002补遗1级检测标准，理化实验采用GB/T 700和RCC-M 2000及2002补遗，各项试验数据都在标准范围之内，具体检测结果见表2。
科研小组后期检测清洗试件，其满足后期喷砂防腐要求。对激光清洗试件进行TIG焊接和手工焊焊接试验，采用RCC-M 2000及2002补遗1级标准进行无损检测，其结果满足核岛安装要求。
6 结语
激光清洗工艺经过科研小组持续研究，在完成对清洗各项参数的确定后，对核岛安装施工现场及预制车间进行了大范围应用。
发现当杂质清除率要求在90%以上时，激光清洗锈蚀层材质规格为：Q235B（Φ60.3×5.54），清洗效率为811.466mm2/min;清洗镀锌层规格为：基材为Q235B（e=10mm熱镀锌板），清洗效率为285.7143mm2/min;清洗油漆层材质规格为：Q235B（12#槽钢喷涂一层油漆层），清洗效率为2940mm2/min;清洗油污层材质规格为：Z2CN8-10（Φ60.3*8.74不锈钢管），清洗效率为1262.28mm2/min;其效率都高于传统清洗方式，杂质清洗质量稳定，研究中发现特别相对于一些支架传统清洗较困难的疑难位置和大规模的杂质清洗，激光清洗优势更加明显。经统计激光清洗工件随着工件清洗面越平整，其清洗效率会越高，清洗质量也会越高，且易于后期车间流水线的制作。清洗过程中采用噪音计和粉尘测量仪，对传统磨光机清洗过程和激光清洗过程对比，噪音减少了25dB，粉尘值降低了50%，劳动环境得到了大幅提升。
激光清洗工艺[1]和传统的手工磨光机清洗相比有很大优势，进行系列清洗工艺研究和车间现场推广，确定了高效激光清洗机在核岛安装工程支架预制的可用性，形成了成熟清洗工艺，提高核岛安装清洗工作效率，并为下一步激光清洗更多领域应用打下坚实基础。
参考文献
[1] 任志国，吴昌忠.低碳钢的激光除锈机理及表面性能研究[J].光电工程，2017，44（12）：1210.
[2] 杨明昆，周仿荣.激光除锈技术及其发展现状[J].清洗世界，2018，34（10）：38.
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