在鋼管防腐過(guò)程中，鋼管通過(guò)拋丸清理機(jī)進(jìn)行 表面處理 ，表面處理質(zhì)量是影響防腐層質(zhì)量 的關(guān)鍵 工序。由于鋼管表面的銹蝕層屬于致密 的氧化層 ， 在拋丸處理 中，僅通過(guò)單一磨料比如鋼丸或者鋼砂 是很難清理 的，必須采用混合磨料 。大顆粒的磨料 易于擊碎致密的氧化皮 ，但大顆粒 的磨料的彈痕較 深 ，易使鋼管表面形成毛刺 ，表現(xiàn)出粗糙度較大 。 較小的棱角鋼砂可 以起到微刮削的作用 ，使鋼管表 面錨紋形狀各異 ，提高清理效率的同時(shí)更有利 于鋼 管與涂層的結(jié)合。

鋼丸和鋼砂合 適的配 比可使鋼 管表 面的獲得 100% 的除銹覆蓋率和滿足涂 層要求的錨紋深度及錨紋形狀 ，諸多學(xué)者認(rèn)為磨料混合 比例達(dá)到不變時(shí)，被處理工件表面的錨紋及清潔度將處于穩(wěn)定狀態(tài)。 磨料使用過(guò)程中，彈丸的磨損使其直徑不斷減小 ，但由于不斷在添加彈丸 ，磨料使用一段時(shí)間達(dá)到平衡后，磨料的粒度分 布基本保持不變，磨料的個(gè)數(shù)在增加。鋼丸、鋼砂在使用過(guò)程中，由于磨料不斷的處于破碎，磨圓的過(guò)程中，鋼丸、鋼砂的粒徑逐漸在變小，鋼丸與鋼砂的比例一直處于變化 中。本文探討了鋼丸與鋼砂在使用過(guò)程 中的比例變化情況和獲得 良好的表面處理效果 的合適比例。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 磨料性能
磨料由江蘇世紀(jì)銘豐科技提供，鋼丸S460，鋼砂G18，其參數(shù)如表 1。

鋼管由沙市鋼管廠提供，鋼管材質(zhì)X70及X65，鋼管表面銹蝕等級(jí) A 、 B 級(jí) 。鋼管外壁拋丸清理機(jī)為江蘇世紀(jì)銘豐提供 ，型號(hào)HQGW14B，拋丸輪直徑500mm，拋丸輪轉(zhuǎn)速480r/min，拋射速度69-70m/s。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

第一次按4:1的比例將鋼丸、鋼砂加入拋丸機(jī)內(nèi) ，磨料循環(huán)使用 ，每隔一段時(shí)間，從拋丸機(jī)內(nèi)取等質(zhì)量的磨料 ，分離 出圓形鋼丸和棱角鋼砂 ，稱取二者的質(zhì)量 比。每次取樣 時(shí)，通過(guò)錨紋測(cè)試儀 ，灰 塵度 比照表和除銹等級(jí)對(duì)照表檢測(cè)鋼管表面的錨紋 深度 ，灰塵度級(jí)別和鋼管表面除銹等級(jí)。

磨料損耗除破碎外 ，主要為外溢流失 ，每 隔一 段時(shí)間 ，按損失情況向拋丸機(jī) 內(nèi)添加新磨料。拋丸清理機(jī)平均清理速度在 8.25平米/min。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磨料的比例變化規(guī)律

鋼丸與鋼砂各自在磨料中所占的比例如圖1所示 ，隨著清理時(shí)間的增加 ，鋼丸所 占比例先下降 ， 后略有上升 ，最后下降。磨料清理40h后 ，鋼丸的比 例 下 降 至 0.36。 鋼砂所占比例先緩慢上升 ， 然后略有下降 ， 最后上升 ， 磨 料 清 理 40h后 達(dá) 到 了 43% 。 產(chǎn) 生這一變化規(guī)律的主要原 因是 由于磨料在清理鋼管 表面時(shí)，受到 了拋丸輪葉片 出口處的壓力 ，被壓裂 或切削;在沖擊鋼管表面時(shí) ，因吸收沖擊能量而破 裂或被鋼管表面銹塵的微切削 ，磨料 的粒徑和形狀 發(fā)生變化 ，鋼丸破裂成鋼砂 ，鋼砂磨去棱角形成鋼 丸 。 磨 料 清 理 23 h后 ， 清 理 面 積 達(dá) 到 11385 平米， 才 有 部分磨料粒徑降低至19um，此后粒徑低于19um的 磨料比例呈上升趨勢(shì)。磨料清理40h后 ，粒徑小于 19Ium的僅增長(zhǎng)為20%左右 (見(jiàn)圖1)。

2.2 磨料比例對(duì)鋼管表面拋丸質(zhì)量的影響

鋼管防腐過(guò)程 中，涂層與鋼管表面的緊密結(jié)合 是鋼管有效 防腐蝕 的首要條件之一 ，此時(shí)要求涂層界面與鋼管界面距離盡可能小 ，低于5A;涂層與鋼 管 表面 的接觸 面積則越 大越好 。通過(guò)拋 丸處理 的方 法除去鋼管表面的銹跡和灰塵 ，使鋼管表 面布滿高 低不平 彈痕 ，從而形成有波峰波谷的粗糙表面 ，即 形成錨紋 。鋼管表面除銹等級(jí) 、灰塵度級(jí)別 、錨紋 深度經(jīng)拋丸處理達(dá)到規(guī)定 的要求 ，使鋼管表面與涂 層界面的接觸面積增大 ，充分接觸 ，涂層更容易潤(rùn) 濕鋼管表面閉。當(dāng)鋼管表面處理的平均速度8.25 平米/m in 時(shí) ， 隨著磨料中鋼丸 、 鋼砂的比例變化 ， 鋼 管表面的清理質(zhì)量明顯變化。

2.3 磨料組成比例對(duì)除銹等級(jí)和錨紋的影響

拋丸清理磨料 中的小粒徑磨料 占的比重多 ，鋼 管表面的覆蓋率就高 ，但單粒磨料的沖擊力小 ，小粒徑 的磨料所 占比重少 ，鋼管表 面的覆蓋率就低 ， 但單個(gè)磨料的沖擊力就大。當(dāng)降低鋼管表面處理速 度時(shí)，也可增加鋼管表面的覆蓋率 。下面幾組照片 圖2到圖6說(shuō) 明了磨料 比例變化時(shí)的鋼管表面形貌的 變 化 。 圖 2 為 磨 料 中 鋼 丸 占 0 .9 ， 鋼 砂 占 0 .1 時(shí) ， 鋼 管 表面清理后 的形貌圖 ，可以看到非常明顯的圓形彈 痕 ， 鋼 管 表 面 覆 蓋 率 沒(méi) 有 達(dá) 到 10 0% ， 部 分 銹 跡 未 清 除 。 參 照 國(guó) 際 標(biāo) 準(zhǔn) IS08501—1鋼 材 表 面 清 潔 度 標(biāo) 準(zhǔn) ， 除 銹 等 級(jí) 僅 可 歸 為 Sal級(jí) 。 圖 中 也 可 以 觀 察 到 彈 痕 形 狀 呈 波 浪 形 ， 此 時(shí) 平 均 錨 紋 深 度 112 in， 錨 紋 深 度 分 布 范 圍 在 70~ 134pm之 間 。 當(dāng) 與 涂 層 結(jié) 合 時(shí)，這種錨紋形貌就難以起到 “咬合”涂料的機(jī)械 作用。

當(dāng)鋼丸所占比例為0.8,鋼砂所占比例增加至0.2時(shí),鋼管表面清理后的形貌如圖3所示。彈痕仍然很明顯,鋼管表面的覆蓋率仍沒(méi)有達(dá)到100%,但是大部分氧化皮,銹跡被全部清除,整體顏色呈現(xiàn)暗灰色。此時(shí)除銹等級(jí)達(dá)到5a2級(jí)。彈痕形貌仍然呈波浪形,錨紋深度將較大,平均為119um,分布范圍在44-1224um之間。此時(shí)鋼管表面處理效果仍不能達(dá)到與涂層緊密結(jié)合的要求。

當(dāng)鋼丸所占比例降低至0.4,鋼砂比例增加至0.4,粒徑小于194m的磨料增加至20%左右時(shí),鋼管表面清理后形貌如圖4所示。圖中沒(méi)有圓形彈痕,鋼管表面覆蓋率達(dá)到了100%,但是表面仍然存在小面積的微銹塵覆蓋區(qū)域,雖然呈灰色,但是沒(méi)有完全露出金屬的本色。此時(shí)除銹等級(jí)S2.5級(jí),平均錨紋深度為90 um,分布范圍在42~98um之間。
圖5顯示了鋼丸比例下降至0.1時(shí),鋼管表面清理后的形貌,鋼管露出了金屬本色,除銹等級(jí)達(dá)到了Sa2.5級(jí),即近白色金屬等級(jí),此時(shí)的錨紋深度分布在55- 110um之間。小粒徑磨料的增加使錨紋深度略有增加。從圖2至圖5的組圖可以看出,隨比例的變化,表面凹坑直徑減小,覆蓋率逐漸增加,除銹等級(jí)逐漸提高,錨紋深度趨向穩(wěn)定。

圖6為鋼管整體形貌，磨料中粒徑低于19um的比例 占60%左右 ，鋼管表面除銹等級(jí)顯著提高達(dá)到近 白 色金屬級(jí) 。鋼丸、鋼砂在使用一段時(shí)間后 的最佳 比例為0.1:0.3，粒徑小于l9 um磨料比例達(dá)60%。

2.4 磨料組成對(duì)錨紋深度的影響

鋼管經(jīng)磨料清理后 ，表面會(huì)出現(xiàn)細(xì)微 的波峰和波谷 ，涂料會(huì)深入到波谷的底部 ，而波峰會(huì)咬住涂 層 ，形成錨或者機(jī)械齒 ，這就是涂層與鋼管表面錨 紋的機(jī)械作用。錨紋一方面是指錨紋的深度 ，一方面是指錨紋的輪廓形狀 ，有尖角形和弧形等 。鋼管表面處理中，對(duì)錨紋的輪廓形狀并不重視 ，但對(duì)錨 紋深度卻有要求III。呈尖角形的錨紋可與涂層間形成機(jī)械作用力 ，但是太尖銳的錨紋卻是點(diǎn)蝕的誘因。

這也是選用混合磨料處理鋼管表面的原因。大 、小 粒徑和不同形狀磨料的混合使用 ，使鋼管表面的錨紋深度與形貌均能達(dá)到涂層 的要求 。依據(jù)本文前面 磨料 比例 與鋼管形貌 的分析 ，可 以看到粒徑小 于 19 m以下的磨料的增加使得錨紋深度逐漸下降 (如 圖 7所 示 ) ， 但 比 例 增 加 至 60% 時(shí) ， 錨 紋 深 度 卻 略有提高。圖7中，錨紋深度下降至90 m左右，需要粒徑小于19 m的磨料的比例增加至20%以上。

3 .結(jié)論

除銹等級(jí) 、錨紋深度、灰塵度級(jí)別在比例鋼丸 0 .1 ，鋼砂 0 .3 ， 800 目以下 0 .6 時(shí)達(dá)到最佳狀態(tài) ， 此時(shí)即使拋丸清理速度高達(dá) 8.25m 2/m in時(shí) ，鋼管清理質(zhì)量 保持良好 。小粒徑磨料對(duì)鋼管表面處理質(zhì)量的影響較大。如何 添加鋼丸。鋼砂保持這一 比例不再變化 ，需要進(jìn)一步的試驗(yàn)。