石化设备激光清洗工艺及应用研究
激光清洗是利用高能量激光去除基体表面附着物的表面工程技术，最早应用于微电子领域。由于其绿色、高效、高精度等技术优势，逐渐在模具、建筑、航空航天、高铁等领域示范应用，被誉为21世纪最具发展潜力的清洗技术。 石化作为国民经济的支柱产业，却鲜有激光清洗技术应用的报道。本文以石化设备为对象，通过试验方法进行清洗工艺、清洗机改造和实际应用研究，最终探索出在现有条件下推荐的激光清洗工艺参数、应用场合和新型清洗机，其目的是促进该技术在石化行业的工程应用。 本文的主要研究内容和结论如下: (1)采用市场上现有200W手持式激光清洗机对石化设备进行清洗，结果发现激光对于碳钢制成的石化设备表面氧化层、锈层、油污和焊接黑皮等具有较好的清除能力。较厚油污容易清洗，但较厚锈层和焊接黑皮不易清洗。不锈钢基底会被激光烧伤并形成不规则划痕，需作进一步工艺研究。同时需改进激光清洗机以适应石化厂的工作环境。 (2)通过搭建工艺平台，进行了不锈钢焊接件黑皮及油污的激光清洗工艺研究，获得了清洗效果较好及清洗效率较高时所对应的工艺参数，即重扫200W，轻扫40W和频率130KHz。对于焊接黑皮，清洗效果较好的参数为，速度6500mm/s，排列间距0.05mm，重扫4次，轻扫1次;清洗效率较高的参数为，速度3900mm/s，排列间距0.03mm，重扫1次，轻扫1次。对于油污，清洗效果较好的参数为，速度7800mm/s，排列间距0.06mm，重扫1次，轻扫1次;清洗效率较高的参数为速度10000mm/s，排列间距0.08mm，重扫1次。 (3)对未清洗、激光正常清洗及激光过度清洗后的不锈钢焊接件进行了拉伸和弯曲试验，试验结果表明各试件均符合NB/T47016-2011《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》标准的验收要求，证明了激光清洗对石化设备焊接区的静强度力学性能影响符合工程要求，是一种安全的清洗方法。 (4)根据石化需求分析现有激光清洗机的不足，研发了新款激光清洗机，并对石化设备进行清洗，形成了石化行业的激光清洗案例。其中，封头坡口、锈蚀严重的局部区域、板材连接砂轮不易打磨的连接区域、接管、接口端面、不锈钢小面积区域、焊缝等处推荐使用激光清洗;而板材大面积区域、筒体外部及内部、预热器封头大面积区域等不推荐使用激光清洗。提出了激光清洗的工艺规程及安全管理体系。
石化设备;激光清洗;力学性能
北京化工大学
硕士
动力工程及工程热物理
段成红
2020
中文
TE960.7
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）