在鋼管防腐過程中，鋼管通過拋丸清理機進行 表面處理 ，表面處理質量是影響防腐層質量 的關鍵 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更有利 于鋼 管與涂層的結合。

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 ，諸多學者認為磨料混合 比例達到不變時，被處理工件表面的錨紋及清潔度將處于穩定狀態。 磨料使用過程中，彈丸的磨損使其直徑不斷減小 ，但由于不斷在添加彈丸 ，磨料使用一段時間達到平衡后，磨料的粒度分 布基本保持不變，磨料的個數在增加。鋼丸、鋼砂在使用過程中，由于磨料不斷的處于破碎，磨圓的過程中，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、實驗部分

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

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

1.2 實驗方法

第一次按4:1的比例將鋼丸、鋼砂加入拋丸機內 ，磨料循環使用 ，每隔一段時間，從拋丸機內取等質量的磨料 ，分離 出圓形鋼丸和棱角鋼砂 ，稱取二者的質量 比。每次取樣 時，通過錨紋測試儀 ，灰 塵度 比照表和除銹等級對照表檢測鋼管表面的錨紋 深度 ，灰塵度級別和鋼管表面除銹等級。

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

二、實驗結果與討論

2.1 磨料的比例變化規律

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 到 了 43% 。 產 生這一變化規律的主要原 因是 由于磨料在清理鋼管 表面時，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 ，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 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。磨料清理40h后 ，粒徑小于 19Ium的僅增長為20%左右 (見圖1)。

2.2 磨料比例對鋼管表面拋丸質量的影響

鋼管防腐過程 中，涂層與鋼管表面的緊密結合 是鋼管有效 防腐蝕 的首要條件之一 ，此時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 、灰塵度級別 、錨紋 深度經拋丸處理達到規定 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 濕鋼管表面閉。當鋼管表面處理的平均速度8.25 平米/m in 時 ， 隨著磨料中鋼丸 、 鋼砂的比例變化 ， 鋼 管表面的清理質量明顯變化。

2.3 磨料組成比例對除銹等級和錨紋的影響

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 ， 但單個磨料的沖擊力就大。當降低鋼管表面處理速 度時，也可增加鋼管表面的覆蓋率 。下面幾組照片 圖2到圖6說 明了磨料 比例變化時的鋼管表面形貌的 變 化 。 圖 2 為 磨 料 中 鋼 丸 占 0 .9 ， 鋼 砂 占 0 .1 時 ， 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 有 達 到 10 0% ， 部 分 銹 跡 未 清 除 。 參 照 國 際 標 準 IS08501—1鋼 材 表 面 清 潔 度 標 準 ， 除 銹 等 級 僅 可 歸 為 Sal級 。 圖 中 也 可 以 觀 察 到 彈 痕 形 狀 呈 波 浪 形 ， 此 時 平 均 錨 紋 深 度 112 in， 錨 紋 深 度 分 布 范 圍 在 70~ 134pm之 間 。 當 與 涂 層 結 合 時，這種錨紋形貌就難以起到 “咬合”涂料的機械 作用。

當鋼丸所占比例為0.8,鋼砂所占比例增加至0.2時,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有達到100%,但是大部分氧化皮,銹跡被全部清除,整體顏色呈現暗灰色。此時除銹等級達到5a2級。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。此時鋼管表面處理效果仍不能達到與涂層緊密結合的要求。

當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,鋼管表面清理后形貌如圖4所示。圖中沒有圓形彈痕,鋼管表面覆蓋率達到了100%,但是表面仍然存在小面積的微銹塵覆蓋區域,雖然呈灰色,但是沒有完全露出金屬的本色。此時除銹等級S2.5級,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,鋼管表面清理后的形貌,鋼管露出了金屬本色,除銹等級達到了Sa2.5級,即近白色金屬等級,此時的錨紋深度分布在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,除銹等級逐漸提高,錨紋深度趨向穩定。

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

2.4 磨料組成對錨紋深度的影響

鋼管經磨料清理后 ，表面會出現細微 的波峰和波谷 ，涂料會深入到波谷的底部 ，而波峰會咬住涂 層 ，形成錨或者機械齒 ，這就是涂層與鋼管表面錨 紋的機械作用。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，對錨紋的輪廓形狀并不重視 ，但對錨 紋深度卻有要求III。呈尖角形的錨紋可與涂層間形成機械作用力 ，但是太尖銳的錨紋卻是點蝕的誘因。

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到涂層 的要求 。依據本文前面 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 ， 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 .結論

除銹等級 、錨紋深度、灰塵度級別在比例鋼丸 0 .1 ，鋼砂 0 .3 ， 800 目以下 0 .6 時達到最佳狀態 ， 此時即使拋丸清理速度高達 8.25m 2/m in時 ，鋼管清理質量 保持良好 。小粒徑磨料對鋼管表面處理質量的影響較大。如何 添加鋼丸。鋼砂保持這一 比例不再變化 ，需要進一步的試驗。