激光除锈在海洋工程建造领域的应用
2021-03-12 01:07:27
hualin
海洋石油钢结构物主要用于海上油气资源勘探、开发，在建造过程中，场地油漆修补表面处理的传统方式大多采用干式喷砂、动力工具打磨等，而干式喷砂及打磨过程会产生大量粉尘，工人在施工过程中极易吸入喷砂粉尘或打磨过程产生的漆渣、铁锈粉尘等，存在较大职业病风险危害，同时由于喷砂及打磨过程通常采用压缩空气作为动力，也存在高压气体伤人或者磨料伤人的风险。
同时，受限于国内严峻的环保形势，各地均制定了不同标准的环保相关法律法规，严峻的环保要求致使干式喷砂的使用越来越局限，进而给总装场地油漆修补表面处理带来极大的考验。为了缓解传统表面处理方式存在的弊端，越来越多的公司开始着手研究新技术新工艺在海洋工程平台建造过程的应用，近年来，激光除锈技术、高压水喷射技术得以应用，本文针对激光除锈技术探究其在海洋工程建造领域的应用。
设备简介
本次实验测试所使用的仪器为激光清洗设备，型号：P-LASER QF-50，如图1所示。
图1 激光清洗设备P-LASER QF-50
激光清洗设备应用领域
（1）金属或者玻璃表面涂覆层去除，快速除漆；
（2）快速除锈及各种氧化物；
（3）去除油脂、树脂、胶、粉尘、污渍、生产残渣；
（4）金属表面粗糙化；
（5）焊接前或粘合前脱漆、除锈、去油污，焊接后氧化物、残渣处理；
（6）模具清洗，如轮胎模具、电子模具、食品模具；
（7）精密部件生产加工后油污去除；
（8）核电部件维修的快速清理；
（9）航空航天兵器，船舶生产或维护过程中的氧化物处理，除漆、除锈；
（10）狭小空间金属表面清洗。
激光除锈原理
激光清洗技术是指利用高频高能激光脉冲照射工件表面，涂覆层可以瞬间吸收聚集的激光能量，使表面的油污、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除表面附着物或表面涂层的清洁方式，而作用时间很短的激光脉冲，在适当的参数下不会伤害金属基材。
激光清洗是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术，与传统的机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法（湿清洗工艺）不同，它不需要任何破坏臭氧层的CFC类有机溶剂，无污染，无噪声，对人体和环境无害，是一种“绿色”清洗技术，除锈原理见图2。
图2 P-LASER QF-50除锈原理示意图
除锈测试
在结构预制车间选取一块未经喷砂等表面处理过的原始钢板进行实验作业，选取15 cm×10 cm区域作为激光清理区域，如图3所示。
图3 待激光除锈的原始钢板
对图3所示原始钢板进行激光除锈作业，达到检验标准后，测试处理区域粗糙度、油漆附着力等参数。图4为正在对待处理原始钢板进行激光除锈工作，图5为处理后达到检验标准后的效果。
图4 对原始钢板进行激光除锈 图5 激光除锈后效果
对经过激光除锈后的原始钢板进行涂装，首先对处理后的区域全部刷Intersheild300底漆，待底漆干后再行选择其中一半区域刷Intersheild300中漆，随后放置两周时间，待完全干透后进行拉拔试验，本次实验采用机械拉拔的方法。
图6 检验人员进行拉拔试验
从拉拔试验结果可以看出，本次底漆拉拔应力为10 MPa，底漆与基材之间完全剥离，满足项目要求的机械拉拔应力大于4 MPa的要求。
从中漆拉拔试验结果可以看出，本次拉拔应力为7 MPa，中漆与底漆之间完全剥离，满足项目要求的机械拉拔应力大于4 MPa。
另外还进行了涂料烧糊位置的除锈测试。
结 语
?激光除锈仪是利用高频高能激光脉冲照射工件表面，涂覆层可以瞬间吸收聚集的激光能量，使表面的油污、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，其基本不改变基材表面微观形态，但是经过激光除锈后的涂层与基材表面的附着力较大，经过测试，其能够满足该项目机械拉拔不小于4MPa的要求；
本次实验所采用的激光除锈仪由于功率相对较小，其对于烧糊位置返锈区域的处理功效较高，能够达到2.52m2/工日，但对于完整涂层及原始钢材表面氧化层的处理功效相对较低，建议采用功效较高的激光除锈仪。