針對西氣東輸三線大口徑管道工程人工噴砂除銹困難及人工噴砂除銹存在易損傷補口區外的防腐層、工人勞動強度大、工作環境惡劣、污染嚴重、除銹間斷有遺漏、砂料浪費嚴重、除銹質量受人為影響等諸多問題，將自主研發的自動噴砂除銹設備應用于西氣東輸三線西段工程的防腐補口施工中。闡述了管道噴砂除銹機理、管道自動噴砂除銹裝置組成及工作原理、管道自動噴砂除銹執行機構構成及工作原理、裝置性能參數及管道表面處理工作要求，為管道噴砂除銹技術的持續發展提供參考依據。工程應用證明，管道自動噴砂除銹裝置可有效解決人工噴砂存在的系列問題，且性能穩定、自動化程度高、操作簡單、野外環境適應能力強，除銹質量滿足要求，有效節約工時，砂料的循環利用可節約施工成本，切實保障西氣東輸三線管道工程的順利施工及管道的安全運營。

1、前言

　　隨著科學技術的日益進步與能源需求的不斷增長，油氣資源輸送管道向著高鋼級、大口徑、大壁厚、高壓力的方向發展。X80 Ф1219mm 鋼管在西氣東輸二線部分干線工程建設應用之后，又被應用于西氣東輸三線管道工程的支干線建設中。X80 Ф1219mm 鋼管、X80Ф1422mm 鋼管，甚至X90、X100、X120 鋼級大口徑鋼管將被更多地應用于未來油氣管道工程建設中，發揮其無可替代的作用。然而，隨著管道口徑的不斷增大，關乎管道使用壽命的防腐補口工序中的管道表面處理變得愈加困難，且現有管道表面處理方式多為人工開放式噴砂除銹。該方式存在易損傷補口區外的防腐層、粉塵嚴重污染環境、工人勞動強度極高、工作環境惡劣、砂料浪費嚴重、除銹質量受人為控制、除銹有遺漏、表面清潔度不均等問題，尤其對大口徑天然氣管道而言，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為人工開放式噴砂除銹的問題更為突出和嚴重。針對以上問題，中國石油天然氣管道科學研究院研制出具有自主知識產權的管道自動噴砂除銹設備，并在西氣東輸三線管道工程建設中得以工業化應用。

2、管道自動噴砂除銹裝置組成與工作原理

　　2.1、管道噴砂除銹機理

　　管道噴砂除銹以壓縮空氣為動力，將磨料( 噴丸玻璃珠、鋼砂、石英砂、金剛砂、鐵砂、海砂等) 高速噴射到待處理的管道表面，利用磨料本身的硬度、沖擊韌性和棱角，將管道表面的各種銹跡除去。由于磨料的沖擊和切削作用，管道表面的機械性能得到進一步改善，抗疲勞性提高，管道表面和涂層之間的附著力增加，涂膜的耐久性延長，亦利于涂料的流平和裝飾，在清除掉表面的雜質、雜色及氧化層的同時，使介質表面粗化，減少基材表面的殘余應力，提高基材表面硬度。

　　2.2、管道自動噴砂除銹裝置組成

　　管道自動噴砂除銹裝置主要由履帶工程車、空壓機、噴砂機、自動噴砂除銹執行機構及自動控制系統等組成。履帶工程車用于自動噴砂除銹系統在施工現場的靈活移動及提供電力; 空壓機主要提供壓縮空氣; 噴砂機負責提供磨料及噴砂; 自動噴砂除銹執行機構用于實現天然氣管道管口全位置的自動除銹; 自動控制系統用于控制管道自動噴砂除銹裝置實現管口自動除銹的所有動作。

　　2.3、工作原理

　　管道自動噴砂除銹裝置如圖1 所示。

圖1 管道自動噴砂除銹裝置結構

　　開啟履帶工程車，帶動車載發電機進行發電，通過配電箱與自動控制系統為真空泵、電磁閥、電機等供電。開啟空壓機，壓縮空氣經油水分離器分別給砂閥助吹器、三通、反吹儲氣罐供氣。啟動控制系統上的噴砂按鈕，連接三通的電磁閥開啟，電磁泄壓閥關閉，壓縮氣體流經三通，在壓縮氣體作用力下，鋁質密封球與砂料回收倉口的橡膠密封墊形成密封，壓縮空氣在儲砂倉內形成一定壓力，推動鋼砂經砂閥、儲砂罐及噴槍作用于補口區管道表面。同時，在真空泵的作用下，鋼砂及粉塵經回收管到達分離系統，鋼砂經分離系統、篩網進入砂料回收倉以供循環利用，粉塵經回收氣管路并在濾芯的過濾下落入回收箱，并定期清理。待一道管口除銹結束后，按動噴砂停止按鈕，連接三通的電磁閥關閉，電磁泄壓閥開啟，排出儲砂倉中的壓縮空氣，鋁制密封球落下，砂料回收倉中的鋼砂進入到儲砂倉。待工位移動到下一道補口區后，重復以上噴砂過程，以實現管道自動噴砂除銹的流水作業。工作一段時間后，濾芯表面會吸附大量粉塵，繼而影響濾芯的過濾效果，此時啟動反吹按鈕，電磁閥開啟，反吹儲氣罐中的壓縮空氣瞬間作用于濾芯內部，將吸附于濾芯表面的粉塵吹落，達到清洗濾芯的效果。

7、結語

　　管道自動噴砂除銹裝置具有自動化程度高、結構簡單合理、性能穩定、野外適應能力和可操作性強等特點，能有效摒除人為不利因素的影響，除銹質量等級完全滿足要求; 有效降低了工人的勞動強度、徹底避免粉塵污染; 每道口的除銹用時較短，可有效節約工時，保證工程進度。