钢铁表面处理与空气压缩机
赛化云防腐蚀技术总监 51防腐蚀论坛资深版主 张作华
无论是重防腐还是普通的涂装，钢铁表面在防腐蚀涂装前，必须要去除钢铁表面的锈蚀物，氧化皮和其他杂质。钢铁的表面处理质量，直接关系到整个防腐层体系的耐蚀性能和有效的使用寿命。长期的钢铁防腐实践表明，许多钢铁防腐层提前失效与其表面处理有关。通常防腐界认为，70%-80%的钢铁防腐层提前失效是钢铁表面处理不到位或者不良造成；因此，钢铁表面处理是防腐层体系发挥最佳性能的重要保证，也是工艺方案实施的基石。
目前钢铁表面处理的方法很多，典型的有手动和动力工具打磨的方法；酸洗的方法；激光除锈的方法；干冰冷冻膨胀的清理方法；喷砂抛丸的方法等等。这么多的钢铁表面处理方法，从实用和体量及质量上面考量，依然以喷砂的方法最普遍，最广泛，最彻底，最经济。钢铁喷砂质量等级标准有ISO8501-88、GB/T8923-88及SSPC等级；满足这些质量等级标准要求除了磨料因素外，还与压缩空气有关联。压缩空气直接来源就是空气压缩机，因此钢铁表面处理质量自然而然的就溯源到空气压缩机。从中可以看出防腐层---表面处理---压缩空气---空气压缩机递进关系，一目了然。一个防腐蚀技术人员不了解空气压缩机就很难彻底的做好钢铁表面处理工作，也就不能完全认识钢铁表面处理的重要性及找到防腐层失效的根本原因，也可以说是防腐蚀知识的不完美，是一种技能缺陷。
空气压缩机形式多样，从压缩形式上分有活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机、涡卷式压缩机；从驱动形式上分有柴油驱动压缩机、汽油驱动压缩机、电机驱动压缩机；从冷却形式上分有水冷式压缩机、风冷式压缩机；从状态形式上分有固定式压缩机、移动式压缩机等等。防腐蚀施工，如表面处理喷砂，吹尘，喷涂等工艺究竟选择什么样的空气压缩机，可以根据需要进行合理的选择。空气压缩机配套设备还有压缩空气储罐（建议使用简单压力容器，喷砂用的压缩空气储罐常见的规格为850*850*2100㎜，全容积>0.6㎥，设计压力>0.84MPa，工作压力>0.8MPa，各种型号的空气储罐可以根据压缩机额定压力和排气量选择合适的空气储罐），空气干燥器，油水分离器，压缩空气输送管道等。钢铁表面处理使用的喷砂抛丸作业空气压缩机，排气压力一般不超过0.8MPa，国内通常为0.7MPa；但是如果空气压缩机与表面处理作业场地较远，输气距离长，可能造成压力不足现象，此时的排气压力必须高一些。在额定排气压力0.7Mpa条件下，各种机型的排气量（单位是m3/min）可以计算出喷砂枪嘴的数量，一般情况下空气压缩机排气量应该为新喷枪嘴压缩空气消耗量的1.5倍，通过计算可以配制不同口径的喷枪嘴数量，实现有效的最大化喷砂效益。
喷砂作业使用的空气压缩机中，有活塞压缩机，螺杆压缩机，离心压缩机和涡卷压缩机几大类，最传统的喷砂压缩机就是活塞压缩机。自第二次世界大战后出现了螺杆压缩机，活塞压缩机的使用逐渐减少。原因就是活塞压缩机输出的空气压力波动大，不稳定，清理效率低，压缩空气质量差，而且维护频率高，噪音大。随着空气压缩技术的发展，20世纪90年代末期，变截面涡卷空气压缩机问世，这是空气压缩机发展史上里程碑式的飞跃，和活塞压缩机及螺杆压缩机相比较，具有比功率小，无噪声静音（58dB（A））优点。涡卷压缩机只有齿合，没有什么磨损，使用寿命很长，被形容为“免维修空气压缩机”，这种压缩机运转平稳，振动小，操作环境安静，无噪声，又被称为“超静空气压缩机”“友好空气压缩机”。螺杆压缩机和活塞压缩机额定排气量在1.42-56.6m3/min之间，压力在0.34-1.72MPa之间，而离心压缩机排气量在57-212m3/min之间，压力为0.6-1.03MPa之间，特别注意的是任何喷砂设备都不要使用压力超过0.86MPa的空气压缩机，相应的喷砂机磨料桶（属于压力容器）也不要超过0.86MPa，否则会发生爆炸的危险！因此，空气压缩机上必须装有安全阀，压力固定在0.8MPa,当到达喷砂机磨料桶时一定会低于这个压力，有效的避免了爆炸的危险，另外需要安装放气阀，在关机或者急停机状况下放完压缩空气，避免压缩机在负载情况下启动，压缩机出口处还必须安装止回阀，防止压缩机停机时磨料被吸入压缩机造成机器损坏。2.4-4.5m3/min排气量或者功率<30KW的空气压缩机是不能用于喷砂清理的，即使使用的情况下，喷枪嘴直径应选择<5㎜的喷嘴（此时喷砂效率很低成本很高，不建议使用），一些涂料喷涂设备及发泡设备，其他风动力机械设备使用的空气压缩机容量一般只有1-3m3/min，最大不超过3m3/min，喷砂施工中可以配制这样小容量压缩机，用于喷砂衣换气，高压无气喷涂机等，严禁将换气气源及喷涂设备气源直接接入喷砂机使用的气源。钢铁表面处理喷砂实践中，在保证压缩空气需求前提下，建议采用大口径喷嘴提高清理效率，例如喷嘴直径增大一倍，有效流通面积就增加三倍，压缩空气的耗量也相应增加三倍，在恒定气源的情况下喷砂清理效率也随之提高了三倍。为了保证钢铁表面干喷砂处理的质量，压缩空气必须是干燥洁净的，这就要配套空气干燥器。喷砂作业在高湿度环境下，湿度>80%容易造成清理后钢铁表面返锈现象，而且对于磨料的输送产生粘滞阻碍障碍，不利于清理效率。配套空气干燥器后，可以将90%的水分去除，喷砂作业用空气干燥器有冷冻式和吸附型两种。另外配套的就是油水分离器，安装在喷砂机压缩空气进口，设备油污及空气水分在此进行分离，杜绝油分进入喷砂机，污染被清理表面，造成表面处理质量不佳，影响防腐层附着力，因此油水分离器对于钢铁表面处理质量保证非常重要，千万不能省略。油水分离器有人工和自动排水型两种；有时候压缩空气中的油分会堵塞滤芯，造成喷砂清理工作压力降低，严重时会使得喷砂清理不能正常工作，因此过滤器的保养维护很重要，当过滤器压力损失达到35KPa时，必须更换过滤器。空气压缩机压力对于钢铁表面处理质量的达标至关重要，当然空气纯净度也是一个关键指标，最容易被忽视的影响喷砂作业的配套件还有压缩空气输送管道（通常是橡胶软管）。管道直径及长度，气体的流动状态（直线与曲线），耐压，强度都是保证恒定空气压力的关键因素，例如橡胶软管每20m长度压力损失0.02-0.03MPa，一个900弯头损失0.05-0.055MPa。按照经验值，橡胶软管的直径应该是喷枪嘴直径的4倍，工作压力为0.7MPa；所以为了保证足够的喷砂作业的空气压力，在安装铺设橡胶软管时要注意以下几点：1. 空气压缩机尽量靠近喷砂作业场所，缩短橡胶管输送长度。2. 尽可能采用大口径橡胶软管和配套的合适喷枪嘴。3. 尽量采取直线安装橡胶软管，使用时将曲线形状调整至直线形状，减少弯头。4. 橡胶软管接头采用特殊的专用卡箍齿合对接，严禁自制内套铁管连接。5. 破损及壁厚减薄严重的的橡胶软管不允许使用。
钢铁表面处理之干喷砂施工，对空气压缩机及其配套附件的管理非常重要，完善的维护保养制度能够大大的提高压缩空气的品质。例如施工前对空压机及配套设备的检查--施工过程中对空压机及配套设备的监护--施工结束后对空压机及配套设备的维护保养，确保使用气源的纯净度，干燥度和平稳的工作压力，为获得钢铁表面处理优良品质，特别是干喷砂作业的合格率提供了基本的保障。随着表面处理技术的发展和环保要求的限制，干喷砂的成本越来越高，因此出现了湿喷砂及海绵喷砂技术，这两种工艺技术的出现，从而改变传统的空气压缩机对使用气源的要求。湿喷砂可以带水供气，海绵喷砂除了对磨料桶供气还需要对回收筛选系统供气；空气压缩系统中恒定气压，保持气源工作压力和分离油分无论是传统还是智能化压缩机设备都是关键和重点。
钢铁表面处理和空气压缩机看似跨界行业；但是隐含着钢铁防腐层体系高深的理论和实践意义。高性能的空气压缩机可以提供高品质的压缩空气，能够获得稳定的工作压力，贡献优良的表面处理效果，从而保证防腐涂层与钢铁表面牢固的结合力，延长了钢铁使用寿命。一些防腐蚀技术工程师总认为空气压缩机知识和使用技术是机电工程师的事情；但是这种狭隘的知见不能统揽全局，碎片化思维造成70%-80%的钢铁防腐层提前失效！！！如果弄懂钢铁表面处理不良是造成70%-80%的钢铁防腐层提前失效的主要原因；那么自然而然就会联想到表面处理设备，特别是空气压缩机的使用技术和知识，从源头上进行控制和管理，就会完全避免或者遏制钢铁防腐层提前失效现象的发生。 [ 此帖被张作华在2022-11-21 17:05重新编辑 ]
