油气管道防腐补口自动除锈机的研制

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1、石油机械2012年第40卷第2期CHINAPETROLEUMMACHINERY．．新产品开发油气管道防腐补口自动除锈机的研制王长江乐天尹铁马志锋张毅(1．中国石油天然气管道科学研究院2．油气管道输送安全国家工程实验室)摘要针对现有油气管道防腐补口施工中开放式管道表面处理存在的环境污染严重、工人劳动强度大、粉尘危害工人健康、砂料浪费严重及过程质量难以控制等一系列问题，设计了一种油气管道防腐补口自动除锈机。该除锈机为三瓣式开合结构，主要由浮动式旋转机构、限位机构、横向行走机构和除静电机构组成，工作过程为“弓”字形轨迹除锈。试验及现场应用效果表明，油气管道防腐补口自

2、动除锈机结构合理、性能稳定、操作简单、野外适应能力强，除锈连续无遗漏，除锈质量等级大于Sa2．5级，每道口的平均除锈时间为8min，可有效节约工时。关键词油气管道防腐补口自动除锈机中图分类号：TE985．8文献标识码：A文章编号：1001—4578(2012)02—0047—04实现自动除锈机在施工现场的移动及为其提供电动0引言力；空压机主要为自动除锈机提供压缩空气动力源，根据工作参数及性能指标要求，选用Ingersoll随着我国管道建设事业的突飞猛进，油气管道—Rand生产的XP375型空压机；砂罐系统主要为防腐补口由手工向机械化的过渡成为一种必然趋自动除锈

3、机提供磨料，根据工作参数及性能指标要势，而作为影响管道防腐质量关键因素的管道表面求，选用JZR一50011双枪回收式砂罐系统；自动处理亦概莫能外。目前的管道施工中，补口段的管除锈机作为除锈系统的关键组成部分，为自主研道表面处理多为人工操作开放式喷砂除锈¨I2，由发，可实现油气管道管口全位置的自动除锈。此带来了环境污染严重、工人劳动强度大、粉尘危害工人健康、砂料浪费严重、人为因素影响大及过程质量难以控制等问题，导致补口质量不佳，继而降低管道的使用寿命，增大管道运营中的安全隐患。针对以上问题，一些相关科研工作者设计了砂料可回收的喷砂除锈设备，虽可解决喷砂除锈中的环

4、境污染及砂料浪费严重等问题，但难以从根本上解决管道表面处理的问题J。中国石油天然气管图1除锈系统总体结构示意图道科学研究院于2011年成功研制出可解决管道表面1一履带工程车；2一空压机；3一砂处理现存问题的油气管道防腐补口自动除锈机。罐系统；4-自动除锈机；5一吊臂。1．1．2自动除锈机结构1技术分析油气管道防腐补口自动除锈机为三瓣式开合结构，主要由浮动式旋转机构、限位机构、横向行走1．1结构机构及除静电机构组成，结构如图2所示。浮动式1．1．1除锈系统总体结构旋转机构可实现自动除锈机沿待除锈管段的周向旋除锈系统总体结构如图1所示。履带工程车可转；横向行走机构

5、用于实现喷枪在待除锈管段的横基金项目：中石油集团公司科技攻关项目“油气管道机械化补口装备及新型补口涂料研究”(2011B一3302)。油气管道防腐补口自动除锈机已申请发明专利，申请号：201120352400．0。2012年第4O卷第2期王长江等：油气管道防腐补口自动除锈机的研制-——49．-——向行走机构停止左向移动，并向相反方向运动，当移动至管道补口段右侧时，由右限位块限制其右向运动，如此往复，完成自动除锈机的横向除锈。待一道管口除锈结束后，通过控制系统将自动除锈机复位，而后打开快速接头，使浮动式驱动机构的开合部分围绕旋转轴张开一定的角度，以保证自动除锈机

6、能顺利通过管堆。上提换向提手，同时扳动换向把手，将换向轮旋转90。，使其行走方向图5限位机构示意图1一行程开关；2一左限位块；3一限位条；4一右限位块。与管道的轴线方向一致，而后借助外力促使除锈机(4)除静电机构。除静电机构由固定块、导沿管道移动，待到达下一道补口位置后，重复以上电钢丝及导线接头组成(见图6)。导电钢丝安装开合动作，实现除锈机的再作业。在下固定块上，并与上固定块通过螺栓连接固定于1．2主要技术参数浮动式驱动机构的支撑杆上，且保证工作过程中导适用管径：1016mm(40in)；电钢丝头部与管道表面持续接触，导线的一端连接横向移动速度：0～33mm

7、／s；于导线接头，另一端接地，保证静电的彻底清除。轴向移动速度：0～50mm／步(步进式旋转)；除锈宽度：300～600mm；除锈等级：Sa2．5～3．0；工作效率：16～30m／h。1．3关键技术1．3．1浮动式驱动轮浮动式驱动轮由等速齿轮组、弹片及驱动轮组成，通过弹片预紧力的调节可很好地适应管道的不图6除静电机构示意图圆度及管道表面的不平度，且可增大轮面与管道表1一导电钢丝；2-导线接头；3-上面的摩擦力，防止除锈机因摩擦力不足而打滑。固定块；4一下固定块；5一支撑杆。1．3．2蜗轮蜗杆传动与自锁1．1．3工作原理蜗轮蜗杆既可实现横向行走机构的动力传动，打

8、开快速接头，使浮动式驱动机构的开合部分