168体育app官网入口

摘 要： 对影响钢结构涂装喷丸清理效率的因素，包括磨料的粒径、硬度、流量，喷嘴和压缩空气工作压力的选择，喷丸工人的培训等进行了论述。本文由 抛丸机 厂家整理
关键词： 钢结构；涂装；喷丸；清理效率

1 前言
涂层保护是钢结构件防腐蚀最有效、应用最普遍的方法。要使涂层长期有效地保护好钢结构件，涂层与钢结构基体之间牢固的结合是首要条件。这种结合的先决条件是涂层与基体间的间隙尽可能小（在 5 Å之内[1]），其次是涂层和基体表面之间的接触面尽可能大。这些条件需要通过表面预处理来实现。
钢材表面预处理的方法有很多，但只有喷丸清理可以使钢材表面同时获得所需的表面清洁度和表面粗糙度（抛丸清理与喷丸清理同属于机械清理，清理效果相同，本文不作讨论）。喷丸清理后，钢材表面就会出现许多细微的波峰和波谷；喷涂后，涂料深入到波谷的底部，而波峰就会像牙齿一样把涂层紧紧地咬住。所以，在涂装界就有人把表面粗糙度形容成“锚”或“机械齿”。与此同时，喷丸清理的机动性好，适应性强，设备使用和保养容易，可以获得高质量涂装所必需的表面清洁度和表面粗糙度，清理成本较低。
因此，钢结构制造厂多采用喷丸清理作为涂装施工中表面预处理的主要方法，而高性能涂料的使用也明确规定只能应用于经喷丸清理的钢材表面。本文主要讨论影响喷丸清理效率的因素及提高喷丸清理效率的措施。
2 影响喷丸清理效率的因素
喷丸清理需要消耗大量的工时，其工作效率在很大程度上取决于喷丸工人的施工经验和操作技能。另外，正确选择磨料、喷嘴、压缩空气压力以及磨料和压缩空气的混合比也是获得高效率喷丸清理的必要条件。
2. 1 磨料
选择磨料要考虑多种因素，其中的每一个因素都会影响喷丸清理的工作效率、表面粗糙度和清理成本。磨料的选择主要考虑以下方面： (1)磨料的材质， 如砂、炉渣、矿物磨料和钢铁等；(2)磨料的颗粒形状，如丸粒状、柱粒状和砂粒状等； (3)硬度， 用莫氏硬度（Mohs，用于非金属磨料）或洛氏硬度（RC，用于金属磨料）表示；(4)粒度，即磨料颗粒的大小。
2. 1. 1 磨料粒度
粒度小的磨料其清理效率要高于粒度大的磨料。
因为质量相同时，小粒度磨料的颗粒数要大于大颗粒磨料的颗粒数，如 1 kg 粒度为 1 mm 和 0.85 mm 的钢丸拥有的颗粒数分别为 143 000 和 220 000，而粒度为0.6 mm 和 0.3 mm 钢丸的颗粒数则分别高达 793 000 和344 000[2]。
1995 年，有人对不同磨料颗粒通过喷嘴中的速度进行研究，发现磨料颗粒（质量）越大，惯性越大，在通过喷嘴的极短时间内难以提升到很高的运动速度；因此，磨料颗粒动能的增加非常有限，清理效率不理想。有人曾用直径 11.5 mm 的文丘里喷嘴在工作压力 0.66 MPa 的条件下，以硬度 56 HRC 的钢砂做磨料清理效率对比试验。结果发现，以 1 mm 磨料的清理效率为 100%，而 0.7 mm 磨料为 115%， 0.5 mm 磨料为 141%， 0.3 mm 磨料则为 158%[3]。在相同的试验条件下， 50/70 μm 的氧化铝的出口速度要比相同粒度的钢丸高 25% ~ 30%[4]。
选择磨料的粒度除了要考虑清理效率以外，还要兼顾涂装设计对粗糙度的要求。一般来说，对于损坏的车间底漆涂层的喷丸清理，选择 0.5 mm 粒度的钢砂是十分理想的，清理效率要比 1 mm 的磨料高出 41%，表面粗糙度也在国际海事组织规定的 30 ~ 75 μm 之内[3]。
另外，试验和计算机模拟得出的结论是，在满足最低粗糙度要求以及其它限制性要求的前提下，选用小粒度磨料有利于提高清理效率。
磨料的粒度也要依据工件的表面状态而定。对付致密的氧化皮，建议使用不同粒度的混合磨料。因为致密的氧化皮容易被大颗粒的磨料击碎；然而，大颗粒磨料容易使表面出现尖刺，这种尖刺会顶破涂层，成为点蚀的诱因，涂层也会因此而提前失效。有关资料表明[3]， 用较小粒度的磨料将清理过的表面扫一遍可以使粗糙度有所降低。如在工作压力 6 kgf/cm2(约合0.588 4 MPa)下，用粒度 0.75 mm 的磨料造成 83.1 µm的粗糙度后，再用小粒度磨料扫上一遍，粗糙度可降到 75.2 µm。
2. 1. 2 磨料的硬度
磨料的硬度会影响到清理效率的高低。韩国有人用硬度分别为 56 HRC 和 64 HRC、粒度和材质相同的磨料在同等条件下试验，后者的清理效率比前者高出约 10%，但粗糙度差别不大。须注意的是硬度高的磨料容易破碎，消耗量会增加。另外，非金属磨料或消耗性磨料的含尘量和抗破碎能力也会对清理效率带来不小的影响。含尘量高，磨料占有量小，清理效率降低。而且含尘量高的磨料会使施工区域的能见度降低，既影响喷丸工人的工作情绪和对表面清理质量的判断能力，又对施工区域的隔离措施提出更高的要求。
2. 2 磨料流量
实践证明，磨料流量对抛丸的清理效率有明显的影响，但二者之间的关系比较复杂。对于大多数的磨料而言，随着磨料阀逐步开启，磨料流量增大，清理效率提高明显，直至最大值；随后清理效率会随磨料流量的增大而下降[5]。由此可知，磨料流量超过清理效率–磨料流量曲线的最高点以后，清理成本就会上升。
一方面是由于磨料消耗增加，另一方面是由于清理效率下降而导致工时消耗增加。
一个在不同条件下能够精确控制磨料流量的磨料阀对于保证清理效率十分重要。因为磨料流量过小，喷嘴作用范围内的磨料就会偏少，清理效率势必降低，而且还会造成清理不彻底； 磨料流量过大，磨料颗粒就会在喷砂软管内互相碰撞，既造成能量的浪费，又会使磨料发散不均匀。调节性能良好的磨料阀可以将流量误差控制在 7%以内[3]。
2. 3 喷嘴
喷嘴的选择对喷丸效率的提高起到决定性的作用。喷嘴用得好，清理效率高，清理成本降低。高效率的喷丸清理作业基本上都会选用文丘里喷嘴，因为其内部结构由收缩段、平直段和扩散段三部分组成，具有良好的流体力学特性，阻力小，气流平稳，涡流现象明显改善或不复存在，压力损失大幅度降低。在压力相同的条件下，采用文丘里喷嘴时的磨料出口速度比采用直筒喷嘴时的磨料出口速度提高 1 倍以上，接近于声音的传播速度；故磨料颗粒所具有的动能大幅度提高，打击工件表面的力大大增强。这是文丘里喷嘴工作效率提高的主要原因。另外，从文丘里喷嘴喷出的磨料不但发散面积大，而且磨料发散均匀，在工件表面上的有效清理宽度比直筒喷嘴大得多，且其有效清理区域内的磨料作用力一致[6]。
据资料介绍，文丘里喷嘴与直筒喷嘴相比，工作效率可提高 15% ~ 40%，磨料消耗可降低 20%[2]；但是，文丘里喷嘴的良好特性只有在喷嘴的内部结构保持完好的情况下，才能得到充分发挥。因此，需要经常检查喷嘴的磨损情况。当喷嘴的喉径扩大到使用说明书规定的值时，应及时更换；因为喷嘴的大小与清理效率之间的关系十分密切。由于圆面积与半径的平方成正比，因此清理效率也与喷嘴喉径的平方成正比。
9.5 mm 喷嘴的清理效率分别是 6 mm 和 8 mm 喷嘴的2.5 倍和 1.41 倍，但只有 11.1 mm 和 12.7 mm 喷嘴的
73%和 56%。
喷嘴越大，压缩空气的消耗量也会越大（大致与喷嘴直径的平方成正比）；因此，在选用大口径喷嘴时，一定要事先确认现有的空气压缩机的容量能够满足压缩空气的消耗量。要是空气压缩机没有足够的富余量，那么随着喷嘴直径的扩大，工作压力就会随之降低[2]。
2. 4 工作压力
压缩空气的工作压力越高，磨料颗粒打击表面的力就越大，效率就越高。美国防护涂料协会(TheSociety for Protective Coatings)早年曾进行过一次清理效率对比试验。在压力分别为 0.42、 0.49、 0.56、 0.63和 0.7 MPa 的条件下， 以 0.7 MPa 条件下的清理效率为100%，那么其它 4 种压力条件下的清理效率就分别只有 50%、 61%、 80%和 82%[1]。试验结果与文献[7]的结论基本吻合。但若缺乏工作压力和清理效率的相互关系，下面的粗略估计可作参考：压缩空气压力每降低 0.01 MPa，磨料的出口速度和清理效率降低约 2%[2]。
喷丸清理用压缩空气的工作压力最好能保持在0.65 ~ 0.7 MPa 之间。文丘里喷嘴是按设定的最高压力（通常是声速的两倍）设计的，因此，只有在工作压力接近该设计压力的情况下，喷嘴的作用才能得到最大程度的发挥。要是工作压力相距设计压力甚远（比如 0.42 MPa），喷嘴出口处的气流就会出现明显的波动，磨料颗粒的速度不高暂且不说，还无法实现直线运动[4]。
工作压力和清理效率之间的关系对于抗破碎能力弱的磨料来说并不完全适用。煤炉渣磨料在压力超过0.7 MPa 后清，理效率反而会逐渐下降[7]。
为了充分发挥喷嘴的作用，需要经常检查喷嘴进口端的压力。检查工作压力时，只要将针式压力表上的注射用针刺入靠近喷嘴的喷砂软管内，即可读取该处的实际压力[2]。工作压力过高会使喷嘴的后坐力增大，从而提高了喷丸工人的劳动强度，作业安全性下降；因此，在实际喷丸作业中，工作压力达到设计工作压力的一半左右（即 0.64 MPa）就可以了。
2. 5 人员培训
在影响喷丸清理效率的诸多因素中，喷丸工人最为重要；因为所有的设备、标准、技术要求、质量检查都要由喷丸工人来操作、执行和实践，也只有他们能真正理解喷丸清理效率是怎么回事。好的喷丸工人不但工作效率高，而且还会为企业节省可观的清理费用。而 1 名好的喷丸工人应该具备以下知识：首先，喷丸工人要懂得喷丸清理的目的。这就需要有人告诉他们表面预处理在保证涂装质量中的重要地位，增强他们的职业自豪感。一家著名的涂料公司曾经对涂层失效案例进行过统计分析，结果显示： 60%的涂层失效是由于表面预处理不当造成的。
其次，喷丸工人要熟悉与喷丸清理有关的各种标准和评定方法，至少要熟悉表面清洁度和表面粗糙度的标准。一旦出现质量问题，要有能力找到其中的原因，并采取正确的措施加以补救或修正。
第三，喷丸工人要接受设备使用方法和维修保养的系统培训，使设备始终处于最佳的工作状态，达到既能产生最佳的经济效益，又能使施工更加安全的目的。
喷丸工人通过施工实践来提高自身的操作技能固然重要，但只有聘请一些专业人员或确有丰富经验的工人对喷丸工人进行定期的技术培训，才能使他们的知识更丰富，素质更高。笔者将 20 多年从事喷丸清理技术、工艺、设备研究和产品开发工作的经验进行了总结， 撰写了一本系统介绍喷丸清理的专业书──《喷丸清理技术》 [2]，可作为喷丸工人和管理人员技术培训的教材。本文由 抛丸机 厂家整理
3 结语
尽管环境保护法律、法规对喷丸清理作出了许多限制， 但由于高性能防腐蚀涂料（如 100%固体分涂料、富锌涂料等）和热喷涂（也称金属喷涂）对表面预处理的要求（特别是粗糙度要求）十分严格，喷丸清理依然是钢结构件涂漆前主要的、甚至是唯一的表面预处理方法。因此，必须使上述因素保持在最佳状态，以达到最高的清理效率，从而实现最佳的经济效益